(57)【要約】一態様において，プリンタは，コンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスにより造形金属材料から物体を製造する。印刷プロセスを改善するため，プリンタには超音波バイブレータが組み込まれている。このバイブレータは，例えば，堆積材料上のパッシベーション層を破壊することにより，層間結合を改善すると共に，ノズル又は他のプリンタ部品に対する造形金属材料の接着を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・液相及び固相の間の作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形金属材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；
・前記リザーバ内の造形金属材料を前記作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；
・前記造形金属材料の通路を形成する開口部を含むノズルと；
・前記作動温度範囲よりも低温で固相状態にある前記造形金属材料と係合し，該造形金属材料を前記供給源から前記リザーバ内まで，該造形金属材料を押出すに十分な力で前進させると共に，前記作動温度範囲内の温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
・前記ノズルに結合され，かつ，該ノズル内の開口部を通して前記造形金属材料が押出される際に，該造形金属材料に超音波エネルギを与えるように配置された超音波バイブレータと；
を備える，プリンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプリンタであって，前記超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，押出機から排出される造形金属材料の押出物を，造形プレート上に予め堆積させた少なくとも１つ造形金属材料層に超音波結合させるに十分なエネルギである，プリンタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプリンタであって，前記超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，造形金属材料の堆積層における受け面上のパッシベーション層を破壊するに十分なエネルギである，プリンタ。
【請求項４】
請求項１に記載のプリンタであって，前記超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，前記加熱システムにより与えられる熱エネルギを増大させて，前記造形金属材料を前記リザーバ内において前記作動温度範囲内の温度に維持するに十分なエネルギである，プリンタ。
【請求項５】
請求項１に記載のプリンタであって，前記超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，前記ノズル及び前記リザーバの内部に対する前記造形金属材料の接着を軽減するに維持するに十分なエネルギである，プリンタ。
【請求項６】
請求項１に記載のプリンタであって：
・造形金属材料の堆積層における追加的な造形材料のための受け面の安定性をモニタするためのセンサと；
・前記超音波バイブレータの作動を，前記センサからの信号に応じて動的制御するためのコントローラと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項７】
請求項１に記載のプリンタであって：
・前記駆動システムにより前記造形金属材料に加えられる力を測定するためのセンサと；
・前記超音波バイブレータにより前記リザーバに与えられる超音波エネルギを，前記駆動システムにより加えられる力の増加を表す前記センサからの信号に応じて増加させるためのコントローラと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項８】
請求項１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料がバルク金属ガラスを含み，前記プリンタが，前記超音波バイブレータに結合されたコントローラを更に備え，該コントローラが，前記ノズルからのバルク金属ガラスで製造された物体と，該バルク金属ガラスで製造された物体のための支持構造との間で，前記バルク金属ガラスを液状化させるに十分なエネルギで前記超音波バイブレータを作動させる構成とされている，プリンタ。
【請求項９】
請求項１に記載のプリンタであって，前記超音波バイブレータと前記プリンタにおける他の少なくとも１つ部品との間に配置されための機械的デカップラを更に備え，該機械的デカップラにより，前記超音波バイブレータからの超音波エネルギを前記他の少なくとも１つの部品から分離する，プリンタ。
【請求項１０】
請求項１に記載のプリンタであって：
・前記造形金属材料の隣接層間における結合品質を，前記隣接層間における電気抵抗に基づいて測定するためのセンサと；
・前記結合品質が低いことを表す前記センサの信号に応じて，超音波エネルギの印加量を増加させるためのコントローラと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項１１】
請求項１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料がバルク金属ガラスを含む，プリンタ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，前記バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１３】
請求項１に記載のプリンタであって，前記バルク金属ガラスが，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含む，プリンタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物における各成分の融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１５】
請求項１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含む，プリンタ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記金属基体の融点よりも高い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１７】
請求項１に記載のプリンタであって，該プリンタが，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備える，プリンタ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記造形金属材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプリンタであって，コンピュータで実行可能なコードに基づいて前記加熱システム，前記駆動システム及び前記ロボットシステムを制御することにより，前記造形プレート上で前記造形金属材料から前記物体を製造するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項２０】
請求項１８に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記造形金属材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプリンタであって，前記造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備える，プリンタ。
【請求項２２】
請求項２０に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項２３】
請求項２０に記載のプリンタであって，前記造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備える，プリンタ。
【請求項２４】
請求項２０に記載のプリンタであって，前記造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たされる，プリンタ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプリンタであって，前記少なくとも１種の不活性ガスがアルゴンを含む，プリンタ。
【請求項２６】
請求項１に記載のプリンタであって，前記加熱システムが，誘導加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項２７】
請求項１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が前記ノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項２８】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・前記プリンタのノズルを通して造形金属材料を押出すステップと；
・該ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記ノズルから押出される造形金属材料と，前記物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に，前記ノズルを通して超音波エネルギを与えるステップと；
を備える，方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって，前記界面における電気抵抗を測定し，該電気抵抗から推定した結合強度に基づいて超音波エネルギの強度を制御するステップを更に備える，方法。
【請求項３０】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・前記プリンタにおけるノズルを通して造形金属材料を押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記ノズルから押出される造形金属材料と，前記物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に，前記ノズルを通して超音波エネルギを与えるステップと；
を実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項３１】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・造形金属材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；
・前記リザーバ内の造形金属材料を，該造形金属材料が押出しに適した塑性特性を有する作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；
・押出しに際して前記造形金属材料を押出すための通路を形成する開口部を含むノズルと；
・前記作動温度範囲よりも低温で固相状態にある前記造形金属材料と係合し，該造形金属材料を，前記供給源から前記リザーバ内まで，前記造形金属材料を押出すに十分な力で前進させると共に，前記作動温度範囲内の温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
・前記造形金属材料が前記ノズルから押出される際に該造形金属材料を多数の層状に受けるための造形プレートと；
・電源と，前記ノズルに近接する多数の層における第１層に電気接続された第１リードと，前記造形プレートに近接する多数の層における第２層に電気接続された第２リードとを含むことにより，前記電源から前記第１層及び前記第２相の間の界面を通して電力を供給して，前記界面を挟んで前記造形金属材料を抵抗加熱するための電気回路を形成する抵抗加熱システムと；
を備える，プリンタ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記第２リードが前記造形プレートに結合されている，プリンタ。
【請求項３３】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記第１リードが可動プローブに結合され，該可動プローブが，前記ノズルから押出された造形金属材料で製造された物体の表面上に制御可能に位置決めされている，プリンタ。
【請求項３４】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記第１リードはブラシリードを含み，該ブラシリードは，前記ノズルの出口に隣接する所定位置で前記造形金属材料の表面に接触する，プリンタ。
【請求項３５】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記第１リードが，前記リザーバの内面上で前記造形金属材料に結合される，プリンタ。
【請求項３６】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記第１リードが，前記ノズルの開口部において前記造形金属材料に結合される，プリンタ。
【請求項３７】
請求項３１に記載のプリンタであって：
・前記第１層及び前記第２層の間の界面における前記造形金属材料の界面温度を推定するためのセンサシステムと；
・前記界面温度に応じて，前記電源が供給する電流を調整するためのコントローラと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項３８】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が，バルク金属ガラスを含む，プリンタ。
【請求項３９】
請求項３８に記載のプリンタであって，前記バルク金属ガラスは，オーム加熱を容易とする電気抵抗値の高い非晶質合金が得られるよう，鉄，コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれた磁性金属と結合された，ボロン，ケイ素及び亜リン酸よりなる群から選ばれたガラス形成剤で製造される，プリンタ。
【請求項４０】
請求項３８に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，該バルク金属ガラスの融点よりも低い温度を含む，プリンタ。
【請求項４１】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記バルク金属ガラスが，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含む，プリンタ。
【請求項４２】
請求項４１に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物の各成分の融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項４３】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含む，プリンタ。
【請求項４４】
請求項４３に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記金属基体の融点よりも高い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項４５】
請求項３１に記載のプリンタであって，該プリンタが，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備える，プリンタ。
【請求項４６】
請求項４５に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記造形金属材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項４７】
請求項４６に記載のプリンタであって，コンピュータで実行可能なコードに基づいて前記加熱システム，前記駆動システム及び前記ロボットシステムを制御することにより，前記造形プレート上で前記造形金属材料から前記物体を製造するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項４８】
請求項４６に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記造形金属材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項４９】
請求項４８に記載のプリンタであって，前記造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備える，プリンタ。
【請求項５０】
請求項４８に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項５１】
請求項４８に記載のプリンタであって，前記造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備える，プリンタ。
【請求項５２】
請求項４８に記載のプリンタであって，前記造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たされる，プリンタ。
【請求項５３】
請求項５２に記載のプリンタであって，前記少なくとも１種の不活性ガスがアルゴンを含む，プリンタ。
【請求項５４】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記加熱システムが，誘導加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項５５】
請求項３１に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が前記ノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項５６】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・前記プリンタのノズルを通して造形金属材料の第１層を堆積させるステップと；
・前記ノズルを通して造形金属材料の第２層を前記第１層上に堆積させて，前記第１層及び前記第２層の間に界面を形成するステップと；
・前記第１層及び前記第２層の間の界面を通して電流パルスを印加することにより，前記第１層の露出面上におけるパッシベーション層を破壊すると共に前記界面を挟んでの機械的接合を改良するステップと；
を備える，方法。
【請求項５７】
請求項５６に記載の方法であって，前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップを更に備える，方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法であって，前記界面における抵抗値を測定し，前記電流パルスを，前記測定値から推定される接合強度に基づいて前記電流パルスを制御するステップを更に備える，方法。
【請求項５９】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・前記プリンタにおけるノズルを通して造形金属材料の第１層を堆積させるステップと；
・前記ノズルを通して造形金属材料の第２層を前記第１層上に堆積させ，前記第１層及び前記第２層の間に界面を形成するステップと；
・前記第１層及び前記第２層の間の界面を通して電流パルスを印加することにより，前記第１層の露出面上におけるパッシベーション層を破壊すると共に前記界面を挟んでの機械的接合を改良するステップと；
を実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項６０】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・バルク金属ガラスを供給源から受け入れるためのリザーバと；
・前記バルク金属ガラスを，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，前記バルク金属ガラスの融点よりも低い温度まで加熱するための加熱システムと；
・前記バルク金属ガラスの前記リザーバからの出口通路を形成する開口部を含むノズルと；
・前記ガラス転移点よりも低温で固相状態にあるバルク金属ガラスと係合し，該バルク金属ガラスを前記供給源から前記リザーバ内まで，前記バルク金属ガラスを押出すに十分な力で前進させると共に，前記ガラス転移点よりも高い温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
・前記リザーバを通る供給路に沿う前記バルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，前記ガラス転移点よりも高い温度下における前記バルク金属ガラスの結晶化を抑制するための機械的駆動手段を有する剪断機構と；
を備える，プリンタ。
【請求項６１】
請求項６０に記載のプリンタであって，前記剪断機構が，前記リザーバ内に配置されたアームを含み，該アームは前記バルク金属ガラスを前記リザーバ内で移動及び変位させる構成とされている，プリンタ。
【請求項６２】
請求項６１に記載のプリンタであって，前記アームが，前記リザーバを通る流路を整列する軸線周りで回転する回転アームを含む，プリンタ。
【請求項６３】
請求項６１に記載のプリンタであって，前記剪断機構は複数のアームを含む，プリンタ。
【請求項６４】
請求項６０に記載のプリンタであって，
・前記リザーバ内における前記バルク金属ガラスの粘度を検出するセンサと；
・前記バルク金属ガラスの粘度を表す前記センサからの信号に応じて，前記剪断機構による剪断変位の速度を変更するコントローラと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項６５】
請求項６０に記載のプリンタであって，センサ及びコントローラを更に備え，前記センサは，前記駆動システムが前記バルク金属ガラスに加える力を測定するための力センサを含み，前記コントローラは，前記駆動システムが前記バルク金属ガラスに加える力を表す前記力センサからの信号に応じて，前記剪断機構による剪断変位の速度を変更する構成とされている，プリンタ。
【請求項６６】
請求項６０に記載のプリンタであって，センサ及びコントローラを更に備え，前記センサは，前記剪断機構の負荷を測定するための力センサを含み，前記コントローラは，前記剪断機構の負荷を表す前記力センサからの信号に応じて，前記剪断機構による剪断変位の速度を変更する構成とされている，プリンタ。
【請求項６７】
請求項６０に記載のプリンタであって，前記剪断機構が少なくとも１つ超音波変換器を含み，該超音波変換器は，前記リザーバ内における前記バルク金属ガラスに剪断を生じさせるように配置されている，プリンタ。
【請求項６８】
請求項６０に記載のプリンタであって，前記剪断機構が回転クランプを含み，該回転クランプは，前記バルク金属ガラスがガラス転移点よりも低い温度下で前記リザーバに導入される際に該バルク金属ガラスと機械的に係合し，前記回転クランプは，前記バルク金属ガラスが前記リザーバに導入される際に該バルク金属ガラスを回転させて剪断を生じさせる構成とされている，プリンタ。
【請求項６９】
請求項６０に記載のプリンタであって，該プリンタが，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備える，プリンタ。
【請求項７０】
請求項６９に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記バルク金属ガラスから物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項７１】
請求項７０に記載のプリンタであって，コンピュータで実行可能なコードに基づいて前記加熱システム，前記駆動システム及び前記ロボットシステムを制御することにより，前記造形プレート上で前記バルク金属ガラスから前記物体を製造するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項７２】
請求項７１に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記バルク金属ガラスから前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項７３】
請求項７２に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項７４】
請求項６０に記載のプリンタであって，前記加熱システムが，誘導加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項７５】
請求項６０に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が前記ノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項７６】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・バルク金属ガラスを前記プリンタのリザーバ内で，該バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い温度まで加熱するステップと；
・前記バルク金属ガラスを，前記リザーバに連通接続されたノズルを通して押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記バルク金属ガラスに前記リザーバ内で剪断力を作用させて，前記リザーバを通る供給路に沿う前記バルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，前記ガラス転移点よりも高い温度下における前記バルク金属ガラスの結晶化を抑制するステップと；
を備える方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の方法であって，前記供給路に沿う前記バルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗を測定し，該機械的抵抗に応じて前記剪断力の大きさを制御するステップを更に備える，コンピュータプログラム製品。
【請求項７８】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・バルク金属ガラスを前記プリンタのリザーバ内で，該バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い温度まで加熱するステップと；
・前記バルク金属ガラスを，前記リザーバに連通接続されたノズルを通して押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記バルク金属ガラスに前記リザーバ内で剪断力を作用させて，前記リザーバを通る供給路に沿う前記バルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，前記ガラス転移点よりも高い温度下における前記バルク金属ガラスの結晶化を抑制するステップと；
を実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項７９】
請求項７８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記コードが，前記供給路に沿う前記バルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗を測定し，該機械的抵抗に応じて前記剪断力の大きさを制御するステップを更に実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項８０】
三次元製造用プリンタであって：
・液相及び固相の間の作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；
・前記リザーバ内の造形材料を前記作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；
・前記造形材料の通路を形成する開口部を含むノズルと；
・前記作動温度範囲よりも低温で固相状態にある前記造形材料と係合して該造形材料を前記供給源から前記リザーバ内まで，前記造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，前記作動温度範囲内の温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
・前記ノズルの開口部に配置され，造形材料の堆積層に向けて前記ノズルから押出される前記造形材料に対して法線力を作用させるためのフォーマと；
を備えるプリンタ。
【請求項８１】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記フォーマが，成形壁及び斜面を含み，該斜面は，前記ノズルの開口部から前記造形材料の堆積層の表面に向けて下向きに傾斜することにより，前記ノズルが前記堆積表面と平行な面内で移動する際に下向き力を発生させる構成とされている，プリンタ。
【請求項８２】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記フォーマが，前記法線力を作用させるように配置されたローラを含む，プリンタ。
【請求項８３】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記フォーマが，前記法線力を作用させるように配置された加熱ローラを含む，プリンタ。
【請求項８４】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記フォーマは，前記造形材料が予め堆積させた層に向けて前記ノズルから押出される際の前記ノズルの移動方向に対して直交する平面内で前記造形材料を成形するための成形壁を含む，プリンタ。
【請求項８５】
請求項８４に記載のプリンタであって，前記成形壁は，前記造形材料が前記ノズルから押出される際に前記造形材料の側部を成形するように配置された垂直手段を含む，プリンタ。
【請求項８６】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記ノズルの開口部周りに配置された非接着性材料を更に含み，該非接着性材料は前記造形材料に対して低い接着性を有する，プリンタ。
【請求項８７】
請求項８６に記載のプリンタであって，前記非接着性材料は，窒化物，酸化物セラミックス及びグラファイトの少なくとも１種を含む，プリンタ。
【請求項８８】
請求項８６に記載のプリンタであって，前記非接着性材料は，低減させた微細表面エリアを含む，プリンタ。
【請求項８９】
請求項８６に記載のプリンタであって，前記造形材料が造形金属材料を含み，前記非接着性材料は前記造形金属材料に対して低い濡れ性を有する，プリンタ。
【請求項９０】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記造形材料は，バルク金属ガラスを含む，プリンタ。
【請求項９１】
請求項９０に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，前記バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項９２】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記バルク金属ガラスが，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含む，プリンタ。
【請求項９３】
請求項９２に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物における各成分の融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項９４】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含む，プリンタ。
【請求項９５】
請求項９４に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記金属基体の融点よりも高い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項９６】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記造形材料がポリマーを含む，プリンタ。
【請求項９７】
請求項８０に記載のプリンタであって，該プリンタが，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備える，プリンタ。
【請求項９８】
請求項９７に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項９９】
請求項９８に記載のプリンタであって，コンピュータで実行可能なコードに基づいて前記加熱システム，前記駆動システム及び前記ロボットシステムを制御することにより，前記造形プレート上で前記造形材料から前記物体を製造するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１００】
請求項９８に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記造形材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項１０１】
請求項１００に記載のプリンタであって，前記造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備える，プリンタ。
【請求項１０２】
請求項１００に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項１０３】
請求項１００に記載のプリンタであって，前記造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備える，プリンタ。
【請求項１０４】
請求項１００に記載のプリンタであって，前記造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たされる，プリンタ。
【請求項１０５】
請求項１０４に記載のプリンタであって，前記少なくとも１種の不活性ガスがアルゴンを含む，プリンタ。
【請求項１０６】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記加熱システムが，誘導加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項１０７】
請求項８０に記載のプリンタであって，前記造形金属材料が前記ノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項１０８】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・造形材料をプリンタのノズルから押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記ノズルから延在するフォーマにより，造形材料の堆積層に向けて前記ノズルから押出される前記造形材料に対して法線力を作用させるステップと；
を備える，方法。
【請求項１０９】
請求項１０８に記載の方法であって，前記フォーマと，前記出口から押出される造形材料との間の瞬時接触力を測定し，該瞬時接触力を表す信号に基づいて前記フォーマの位置を制御するステップを更に備える，方法。
【請求項１１０】
請求項１０８に記載の方法であって，前記フォーマが加熱ローラを含む，方法。
【請求項１１１】
物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・造形材料を，前記プリンタのノズルを通して押出すステップと；
・前記ノズルを前記造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスに基づいて前記物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記ノズルから延在するフォーマにより，造形材料の堆積層に向けて前記ノズルから押出される前記造形材料に対して法線力を作用させるステップと；
を実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項１１２】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属ガラスから物体の支持構造を製造するステップと；
・前記支持構造上で，前記第１バルク金属ガラスとは異なる第２バルク金属ガラスから物体を製造するステップであって，前記第２バルク金属ガラスは，該製造の間における前記第１バルクガラス金属の結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有し，前記第２バルク金属ガラスを，該第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で前記支持構造上に堆積させることにより，該支持構造と前記物体との間の界面において，該支持構造の結晶化を促進するステップと；
を備える，方法。
【請求項１１３】
請求項１１２に記載の方法であって，前記第１バルクガラス金属が結晶化の生じる界面で前記支持構造を破砕することにより，前記支持構造を前記物体から取り除くステップを更に備える，方法。
【請求項１１４】
請求項１１２に記載の方法であって，前記第２バルク金属ガラスは，前記第１バルクガラス金属のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有する，方法。
【請求項１１５】
請求項１１２に記載の方法であって，前記第２バルク金属ガラスを，前記第１バルク金属ガラス上に堆積させる前に，該第１バルクガラス金属の臨界結晶化温度よりも高い温度まで加熱するステップを更に備える，方法。
【請求項１１６】
請求項１１２に記載の方法であって，前記支持構造の製造が，第１材料から前記支持構造の基体を製造し，前記第１バルク金属ガラスから前記基体及び前記物体の間の界面層を製造するステップを含む，方法。
【請求項１１７】
請求項１１２に記載の方法であって，前記第１バルク金属ガラスの結晶化により，前記界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させる，方法。
【請求項１１８】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに，プリンタが：
・第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属ガラスから物体の支持構造を製造するステップと；
・前記支持構造上で，前記第１バルク金属ガラスとは異なる第２バルク金属ガラスから物体を製造するステップであって，前記第２バルク金属ガラスは，該製造の間における前記第１バルクガラス金属の結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有し，前記第２バルク金属ガラスを，該第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で前記支持構造上に堆積させることにより，該支持構造と前記物体との間の界面において，該支持構造の結晶化を促進するステップと；
を実行する構成とされている，コンピュータプログラム製品。
【請求項１１９】
請求項１１８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記第１バルク金属ガラスが結晶化の生じる界面で前記支持構造を破砕することにより前記支持構造を前記物体から分離させるステップを前記プリンタが実行する構成とされているコードを更に備える，コンピュータプログラム製品。
【請求項１２０】
請求項１１８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記第２バルク金属ガラスは，前記第１バルクガラス金属のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有する，コンピュータプログラム製品。
【請求項１２１】
請求項１１８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記第２バルク金属ガラスを，前記第１バルク金属ガラス上に堆積させる前に，該第１バルクガラス金属の臨界結晶化温度よりも高い温度まで加熱するステップを前記プリンタに実行させるコードを更に備える，コンピュータプログラム製品。
【請求項１２２】
請求項１１８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記支持構造の製造が，第１材料から前記支持構造の基体を製造し，前記第１バルク金属ガラスから前記基体及び前記物体の間の界面層を製造するステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１２３】
請求項１１８に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記第１バルク金属ガラスの結晶化により，前記界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させる，コンピュータプログラム製品。
【請求項１２４】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属メタルを押出すための第１ノズルと；
・該第１バルク金属メタルとは異なる第２バルク金属メタルであって，前記第１バルク金属メタルに隣接するように押出されたときに，前記第１バルク金属メタルの結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有する第２バルク金属メタルを押出すための第２ノズルと；
・熱溶解積層プロセスにおいて前記第１ノズル及び前記第２ノズルを移動させることにより支持構造を製造すると共に，コンピュータモデルに基づいて物体を製造するロボットシステムと；
・前記第１ノズルからの前記第１バルク金属ガラスを使用して支持構造を製造すると共に，前記第２バルク金属ガラスから物体を製造するためのコントローラと；
を備え，該コントローラは，前記第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で前記第２バルク金属ガララスを前記支持構造上に堆積させることにより，前記支持構造及び前記物体の間の界面において前記支持構造の結晶化を誘発させる構成とされている，プリンタ。
【請求項１２５】
請求項１２４に記載のプリンタであって，造形プレートを更に備え，前記ロボットシステムは，前記第１ノズル及び前記第２ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記支持構造及び前記物体を製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項１２６】
請求項１２５に記載のプリンタであって，造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，少なくとも，前記造形プレート，前記第１ノズル及び前記第２ノズルを収めると共に，前記造形プレート上で前記物体及び前記支持構造を製造するのに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項１２７】
請求項１２６に記載のプリンタであって，前記造形環境内を高温状態に維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項１２８】
請求項１２７に記載のプリンタであって，前記ヒータが，誘導加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項１２９】
請求項１２７に記載のプリンタであって，前記ヒータが，抵抗加熱システムを含む，プリンタ。
【請求項１３０】
請求項１２４に記載のプリンタであって，前記第２バルク金属ガラスが前記第２ノズルから押出される際に，該２バルク金属ガラスに冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項１３１】
請求項１２４に記載のプリンタであって，前記第２バルク金属ガラスは，前記第１バルク金属ガラスの臨界結晶化温度よりも高いガラス転移点を有する，プリンタ。
【請求項１３２】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・バルク金属ガラスの時間及び温度に基づく結晶化速度のモデルを保存するステップと；
・前記モデルに対して所定の状態における前記バルク金属ガラスの供給源を準備するステップと；
・製造プロセスを使用して前記バルク金属ガラスから物体を製造するステップと；
・前記バルク金属ガラスが加熱され，前記物体上に堆積する際に，該バルク金属ガラスの温度をボクセル単位でモニタリングするステップと；
・前記バルク金属ガラスのボクセルについて結晶化度を予測するステップと；
・前記バルク金属ガラスのボクセルの温度が所定の閾値を超える場合に，前記製造プロセスの熱的パラメータを調整するステップと；
を備える，方法。
【請求項１３３】
請求項１３２に記載の方法であって，前記製造プロセスが，熱溶解積層プロセスを含む，方法。
【請求項１３４】
請求項１３２に記載の方法であって，前記温度のモニタリングが，前記バルク金属ガラスの表面温度の測定を含む，方法。
【請求項１３５】
請求項１３２に記載の方法であって，前記温度のモニタリングが，検知した少なくとも１つパラメータに基づいて前記バルク金属ガラスの温度を予測するステップを含む，方法。
【請求項１３６】
請求項１３２に記載の方法であって，前記温度のモニタリングが，堆積前における前記バルク金属ガラスの温度のモニタリングを含む，方法。
【請求項１３７】
請求項１３２に記載の方法であって，前記温度のモニタリングが，前記物体の堆積後における前記バルク金属ガラスの温度のモニタリングを含む，方法。
【請求項１３８】
請求項１３２に記載の方法であって，前記熱的パラメータの調整が，前記熱溶解積層プロセスにおける堆積前の加熱温度，造形チャンバ温度及び造形プレート温度の少なくとも１つの調整を含む，方法。
【請求項１３９】
請求項１３２に記載の方法であって，前記熱的パラメータの調整が，前記物体の表面に向けて冷却流体を供給するステップを含む，方法。
【請求項１４０】
請求項１３２に記載の方法であって，前記物体の各ボクセルについての結晶化度を含む製造ログを蓄積するステップを更に含む，方法。
【請求項１４１】
請求項１３２に記載の方法であって，前記物体の各ボクセルについての熱履歴を含む製造ログを蓄積するステップを更に含む，方法。
【請求項１４２】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに，プリンタが：
・バルク金属ガラスの時間及び温度に基づく結晶化速度のモデルを保存するステップと；
・前記モデルに対して所定の状態における前記バルク金属ガラスの供給源を準備するステップと；
・製造プロセスを使用して前記バルク金属ガラスから物体を製造するステップと；
・前記バルク金属ガラスが加熱され，前記物体上に堆積する際に，該バルク金属ガラスの温度をボクセル単位でモニタリングするステップと；
・前記バルク金属ガラスのボクセルについて結晶化度を予測するステップと；
・前記バルク金属ガラスのボクセルの温度が所定の閾値を超える場合に，前記製造プロセスの熱的パラメータを調整するステップと；
を実行する構成とされている，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４３】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記製造プロセスが，熱溶解積層プロセスを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４４】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記温度のモニタリングが，前記バルク金属ガラスの表面温度の測定を含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４５】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記温度のモニタリングが，検知した少なくとも１つパラメータに基づいて前記バルク金属ガラスの温度を予測するステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４６】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記温度のモニタリングが，堆積前における前記バルク金属ガラスの温度のモニタリングを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４７】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記温度のモニタリングが，前記物体の堆積後における前記バルク金属ガラスの温度のモニタリングを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４８】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記熱的パラメータの調整が，前記熱溶解積層プロセスにおける堆積前の加熱温度，造形チャンバ温度及び造形プレート温度の少なくとも１つの調整を含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１４９】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記熱的パラメータの調整が，前記物体の表面に向けて冷却流体を供給するステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項１５０】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記物体の各ボクセルについての結晶化度を含む製造ログを蓄積するステップを含むコンピュータプログラム製品。
【請求項１５１】
請求項１４２に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記物体の各ボクセルについての熱履歴を含む製造ログを蓄積するステップを含むコンピュータプログラム製品。
【請求項１５２】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・物体をバルク金属ガラスから付加的に製造するための熱溶解積層システムと；
・前記バルク金属ガラスの温度を体積的にモニタリングするためのセンサシステムと；
・前記バルク金属ガラスについての熱履歴の空間的で時間的なマップを保存するメモリと；
・前記熱履歴の空間的で時間的なマップに基づいて，製造の間における前記熱溶解積層システムの熱的パラメータを調整するためのコントローラと；
を備える，プリンタ。
【請求項１５３】
金属製物体の三次元製造用プリンタであって：
・作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；
・前記リザーバ内の造形材料を前記作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；
・前記造形金属材料の通路を形成する可変開口部を含むノズルであって，該可変開口部がプレート及びダイの間に形成され，前記プレートが開口部を含み，前記ダイが，前記プレートに対して摺動変位可能とされて，押出しのために露出される前記開口部の一部を調整する構成とされている，ノズルと；
・前記作動温度範囲よりも低い温度下にある前記造形材料と係合して該造形材料を前記供給源から前記リザーバ内まで，該造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，前記作動温度範囲内の温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
を備える，プリンタ。
【請求項１５４】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記可変開口部を全閉させて前記造形材料の押出しを終了させるためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１５５】
請求項１５３に記載のプリンタであって，該プリンタにより前記造形材料から製造される物体の目標特徴寸法に基づいて前記可変開口部の寸法を調整するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１５６】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記可変開口部の寸法を調整することにより，物体のための少なくとも１つ内部構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させるためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１５７】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記可変開口部の寸法を調整することにより，物体のための支持構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させるためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１５８】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記プレートにおける開口部がウェッジ部を含む，プリンタ。
【請求項１５９】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記ノズルを前記プリンタに回転結合するための回転マウントと，押出しの間に前記ノズルの回転方位を制御するための回転駆動手段とを含む，プリンタ。
【請求項１６０】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料が熱可塑性材料を含む，プリンタ。
【請求項１６１】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料が，粉末造形金属材料を添加した結合剤を含む，プリンタ。
【請求項１６２】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料がバルク金属ガラスを含む，プリンタ。
【請求項１６３】
請求項１６２に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，前記バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１６４】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料が，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含む，プリンタ。
【請求項１６５】
請求項１６４に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物の各成分の融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１６６】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含む，プリンタ。
【請求項１６７】
請求項１６６に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記金属基体の融点よりも高い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１６８】
請求項１５３に記載のプリンタであって，該プリンタが，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備える，プリンタ。
【請求項１６９】
請求項１６８に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項１７０】
請求項１６９に記載のプリンタであって，コンピュータで実行可能なコードに基づいて前記加熱システム，前記駆動システム及び前記ロボットシステムを制御することにより，前記造形プレート上で前記造形材料から前記物体を製造するためのコントローラを更に備える，プリンタ。
【請求項１７１】
請求項１６９に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記造形材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項１７２】
請求項１７１に記載のプリンタであって，前記造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備える，プリンタ。
【請求項１７３】
請求項１７１に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項１７４】
請求項１７１に記載のプリンタであって，前記造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備える，プリンタ。
【請求項１７５】
請求項１７１に記載のプリンタであって，前記造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たされる，プリンタ。
【請求項１７６】
請求項１７５に記載のプリンタであって，前記少なくとも１種の不活性ガスがアルゴンを含む，プリンタ。
【請求項１７７】
請求項１５３に記載のプリンタであって，前記造形材料が前記ノズルから押出される際に該造形材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項１７８】
物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・ノズルへの出口が可変開口部を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記物体製造の間，前記ノズルへの出口の断面形状を変更して，可変形状の押出物を形成するステップと；
を備える，方法。
【請求項１７９】
請求項１７８に記載の方法であって，前記断面形状の変更が，プレートをダイの固定開口部に対して移動させることにより，押出しのために露出する前記固定開口部の部分を調整するステップを含む，方法。
【請求項１８０】
請求項１７８に記載の方法であって，前記断面形状の変更が，該断面形状の形状，寸法及び回転方位の少なくとも１つの変更を含む，方法。
【請求項１８１】
物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・ノズルへの出口が可変開口部を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・前記物体製造の間，前記ノズルへの出口の断面形状を変更して，可変形状の押出物を形成するステップと；
を実行する，コンピュータプログラム製品。
【請求項１８２】
三次元製造用プリンタであって：
・多数の同心リングにより形成される多数の開口部を含むノズルであって，該開口部が，物体の製造プロセスにおいてノズルから押出される造形材料のための通路を形成するノズルと；
・造形プレートと；
・押出しの間に前記ノズルを前記造形プレート上で移動させるためのロボットシステムと；
・前記造形材料を前記多数の同心リングから選択的に押出すためのコントローラと；
を備える，プリンタ。
【請求項１８３】
請求項１８２に記載のプリンタであって，押出しのために前記多数の同心リングの露出度を制御するための少なくとも１つダイを更に備える，プリンタ。
【請求項１８４】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記多数の同心リングにそれぞれ対応する多数の造形材料供給源を更に備え，各造形材料供給源が，前記多数の同心リングの内の対応する同心リングに前記造形材料を供給する構成とされている，プリンタ。
【請求項１８５】
請求項１８２に記載のプリンタであって：
・造形材料を供給源から受け入れるリザーバであって，前記ノズルにおける前記多数の同心リングに流体接続されるリザーバと；
・前記リザーバ内の造形材料を，該造形材料のガラス転移点よりも高い温度まで加熱するための加熱システムと；
・前記ガラス転移点よりも低い温度下にある前記造形材料と係合して該造形材料を前記供給源から前記リザーバ内まで，該造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，前記ガラス転移点よりも高い温度下で前記ノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；
を更に備える，プリンタ。
【請求項１８６】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記コントローラが，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，前記ノズルからの押出成形体の寸法を調整する構成とされている，プリンタ。
【請求項１８７】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記コントローラが，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，物体のための少なくとも１つ内部構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させる構成とされている，プリンタ。
【請求項１８８】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記コントローラが，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，物体のための支持構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させる構成とされている，プリンタ。
【請求項１８９】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が熱可塑性材料を含む，プリンタ。
【請求項１９０】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が，粉末造形金属材料を添加した結合剤を含む，プリンタ。
【請求項１９１】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が，作動温度範囲を有するバルク金属ガラスを含む，プリンタ。
【請求項１９２】
請求項１９１に記載のプリンタであって，前記作動温度範囲が，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，前記バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１９３】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含む，プリンタ。
【請求項１９４】
請求項１９３に記載のプリンタであって，前記造形材料が，押出しに適した作動温度範囲を有し，該作動温度範囲が，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物の各成分の融点よりも低い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１９５】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含む，プリンタ。
【請求項１９６】
請求項１９５に記載のプリンタであって，前記造形材料が，押出しに適した作動温度範囲を有し，前記作動温度範囲が，前記金属基体の融点よりも高い温度範囲を含む，プリンタ。
【請求項１９７】
請求項１８２に記載のプリンタであって，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項１９８】
請求項１９７に記載のプリンタであって，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，前記造形プレート上で前記造形材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項１９９】
請求項１９８に記載のプリンタであって，前記造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備える，プリンタ。
【請求項２００】
請求項１９８に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項２０１】
請求項１９８に記載のプリンタであって，前記造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備える，プリンタ。
【請求項２０２】
請求項１９８に記載のプリンタであって，前記造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たされる，プリンタ。
【請求項２０３】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記造形材料が前記ノズルから押出される際に該造形材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。
【請求項２０４】
請求項１８２に記載のプリンタであって，前記多数の開口部の内の２つの開口部が，前記造形プレートに対してｚ軸方向で異なる高さ位置を占める，プリンタ。
【請求項２０５】
物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法であって：
・ノズルへの出口が多数の同心リングにより画定される断面形状を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・押出しの間に前記多数の同心リングの各々を選択的に開閉させて，少なくとも１種の造形材料の押出成形体を制御するステップと；
を備える，方法。
【請求項２０６】
請求項２０５に記載の方法であって，前記同心リングの各々の選択的な開閉が，前記物体内における前記押出成形体の位置に基づいて前記同心リングの各々を選択的に開閉するステップを含む，方法。
【請求項２０７】
請求項２０５に記載の方法であって，前記同心リングの各々の選択的な開閉が，押出しの目標体積流量に基づいて前記同心リングの各々を選択的に開閉するステップを含む，方法。
【請求項２０８】
物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・ノズルへの出口が多数の同心リングにより画定される断面形状を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；
・前記ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，前記造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；
・押出しの間に前記多数の同心リングの各々を選択的に開閉させて，少なくとも１種の造形材料の押出成形体を制御するステップと；
を実行する構成とされている，コンピュータプログラム製品。
【請求項２０９】
支持構造と物体との間にバルク金属ガラスを使用して界面を製造する方法であって：
・前記物体のための支持構造の層を，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属ガラスから製造するステップと；
・前記支持構造上に前記バルク金属ガラスの界面層を，製造の間における前記バルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で製造するステップと；
・前記界面層上に前記物体の層を，前記第２温度よりも低く，前記ガラス転移点よりも高い第３温度下で製造するステップと；
を備える，方法。
【請求項２１０】
請求項２０９に記載の方法であって，前記支持構造と前記物体との間で前記バルク金属ガラスが結晶化した界面層において前記支持構造を破砕することにより，前記支持構造を前記物体から取り除くステップを更に備える，方法。
【請求項２１１】
請求項２０９に記載の方法であって，前記支持構造及び前記物体を製造後に加熱して前記界面層を実質的に完全に結晶化するステップを更に備える，方法。
【請求項２１２】
請求項２０９に記載の方法であって，前記支持構造の層の製造が，該支持体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含む，方法。
【請求項２１３】
請求項２０９に記載の方法であって，前記物体の層の製造が，該物体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含む，方法。
【請求項２１４】
請求項２０９に記載の方法であって，前記物体の層の製造が，該物体の層を，レーザ焼結製造プロセスにより，粉末バルク金属ガラスよりなる造形材料から製造するステップを含む，方法。
【請求項２１５】
請求項２０９に記載の方法であって，前記バルク金属ガラスの結晶化により，前記界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させる，方法。
【請求項２１６】
物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品であって，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：
・前記物体のための支持構造の層を，前記バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属ガラスから製造するステップと；
・前記支持構造上に前記バルク金属ガラスの界面層を，製造の間における前記バルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で製造するステップと；
・前記界面層上に前記物体の層を，前記第２温度よりも低く，前記ガラス転移点よりも高い第３温度下で製造するステップと；
を実行する構成とされている，コンピュータプログラム製品。
【請求項２１７】
請求項２１６に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記支持構造及び前記物体を製造後に加熱して前記界面層を実質的に完全に結晶化するステップを，前記プリンタに実行させるコードを更に備える，コンピュータプログラム製品。
【請求項２１８】
請求項２１６に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記支持構造の層の製造が，該支持体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項２１９】
請求項２１６に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記物体の層の製造が，該物体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項２２０】
請求項２１６に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記物体の層の製造が，該物体の層を，レーザ焼結製造プロセスにより，粉末バルク金属ガラスよりなる造形材料から製造するすステップを含む，コンピュータプログラム製品。
【請求項２２１】
請求項２１６に記載のコンピュータプログラム製品であって，前記バルク金属ガラスの結晶化により，前記界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させる，コンピュータプログラム製品。
【請求項２２２】
物体の三次元製造用プリンタであって：
・そのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属メタルを押出すためのノズルと；
・熱溶解積層プロセスにおいて前記ノズルを移動させることにより支持構造を製造すると共に，コンピュータモデル基づいて物体を製造するロボットシステムと；
・前記支持構造及び前記物体の間に界面層を製造するために，該界面層に前記バルク金属ガラスを前記第１温度よりも高い第２温度下で堆積させ，該第２温度を，製造の間に前記バルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な温度とするためのコンローラと；
を備える，プリンタ。
【請求項２２３】
請求項２２２に記載のプリンタであって，前記第２温度が，前記バルク金属ガラスの融点に近い温度である，プリンタ。
【請求項２２４】
請求項２２２に記載のプリンタであって，前記第２温度が，前記バルク金属ガラスの臨界結晶化温度に近い温度である，プリンタ。
【請求項２２５】
請求項２２２に記載のプリンタであって，造形プレートを更に備え，前記ロボットシステムが，前記ノズルを前記造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，前記造形プレート上で前記支持構造及び前記物体を製造する構成とされている，プリンタ。
【請求項２２６】
請求項２２５に記載のプリンタであって，造形チャンバを更に備え，該造形チャンバが，少なくとも前記造形プレート及び前記ノズルを収める構成とされ，前記造形チャンバは，前記造形プレート上で前記支持構造及び前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とされている，プリンタ。
【請求項２２７】
請求項２２６に記載のプリンタであって，前記造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備える，プリンタ。
【請求項２２８】
請求項２２２に記載のプリンタであって，前記バルク金属ガラスが前記ノズルから押出される際に該バルク金属ガラスに冷却流体を供給するための冷却システムを更に備える，プリンタ。プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は，2015年12月16日付の米国仮出願第62/268,458号，2016年 3月 3日付の米国仮出願第62/303,310号；及び，2016年 4月14日付の米国仮出願第62/322,760号の優先権を主張するものである。これらの先行出願は，その全体が参照として本願に取り込まれる。
【０００２】
また，本願は，同一出願人による2016年 3月 2日付の米国特許出願第15/059,256号に関連する。更に，本願は，本願と同一出願人による下記の同日付米国特許出願（願番不詳）にも関連する：〔Ａ〕代理人整理番号DESK-0003-P01，名称「振動ノズルを有する金属用プリンタ」（Metal printer with vibrating ultrasound nozzle）；〔Ｂ〕代理人整理番号DESK- 0003-P02，名称「金属製物体の熱溶解積層における改良された層間結合のためのジュール加熱」（Joule Heating for Improved Interlayer Bonding in Fused Filament Fabrication of Metallic Objects）；〔Ｃ〕代理人整理番号DESK-0003-P03，名称「供給路内に剪断機構を有するバルク金属ガラス用プリンタ」（Bulk Metallic Glass Printer with Shearing Engine in Feed Path）；〔Ｄ〕代理人整理番号DESK- 0003-P04，名称「熱溶解積層プロセス用の層形成ノズル出口」（Layer-Forming Nozzle Exit for Fused Filament Fabrication Process）；〔Ｅ〕代理人整理番号DESK-0003-P05，名称「熱的に不整合のバルク金属ガラス間に形成された界面の除去可能な支持構造」（Removable Support Structure with an Interface Formed Between Thermally Mismatched Bulk Metallic Glasses）；〔Ｆ〕代理人整理番号DESK-0003-P06，名称「熱的情報の時間的及び空間的トラッキングを伴う付加製造」（Additive Manufacturing with Temporal and Spatial Tracking of Thermal Information）；〔Ｇ〕代理人整理番号DESK-0003-P07，「出口形状が制御可能な熱溶解積層用ノズル」（Fused Filament Fabrication Nozzle with Controllable Exit Shape）；〔Ｈ〕代理人整理番号DESK-0003-P08，名称「熱溶解積層用の同心リングを有する押出ノズル」（Fused Filament Fabrication Extrusion Nozzle with Concentric Rings）；〔Ｉ〕代理人整理番号DESK-0003-P09，名称「バルク金属ガラスの結晶化により形成される界面を有する除去可能な支持構造」（Removable Support Structure with an Interface Formed by Crystallization of Bulk Metallic Glass）。これらの先行出願も，その全体が参照として本願に取り込まれる。
【技術分野】
【０００３】
本開示は，一般的には付加製造に関し，より具体的には金属物体の三次元印刷に関する。
【背景技術】
【０００４】
熱溶解積層法は，三次元的な物体を熱可塑性材料等から製造する技術である。この技術を使用する機械は，三次元的な物体を付加的に製造することが可能であり，そのためには材料の線を層状に堆積させて，コンピュータモデルに基づいて物理的な物体を付加的に製造する。これらのポリマー使用技術は多年に亘って変更及び改良されてきたが，ポリマーを対象とするシステムに適用可能な物理的原理は，金属を対象とするシステムに適用し得ないことがあり，これは異なる課題を提起するものである。それ故，金属の製造に適当な三次元印刷法が待望されている。
【発明の概要】
【０００５】
プリンタは，コンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスにより造形金属材料から物体を製造する。印刷プロセスを改善するため，プリンタには超音波バイブレータが組み込まれている。このバイブレータは，例えば，堆積材料上のパッシベーション層を破壊することにより，層間結合を改善すると共に，ノズル又は他のプリンタ部品に対する造形金属材料の接着を防止する。
【０００６】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：液相及び固相の間の作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形金属材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；リザーバ内の造形金属材料を作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；造形金属材料の通路を形成する開口部を含むノズルと；作動温度範囲よりも低温で固相状態にある造形金属材料と係合し，該造形金属材料を供給源からリザーバ内まで，造形金属材料を押出すに十分な力で前進させると共に，作動温度範囲内の温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；ノズルに結合され，かつ，該ノズル内の開口部を通して造形金属材料が押出される際に，該造形金属材料に超音波エネルギを与えるように配置された超音波バイブレータと；を備えることができる。
【０００７】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。プリンタは，超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，押出機から排出される造形金属材料の押出物を，造形プレート上に予め堆積させた少なくとも１つ造形金属材料層に超音波結合させるに十分なエネルギとすることができる。プリンタは，超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，造形金属材料の堆積層における受け面上のパッシベーション層を破壊するに十分なエネルギとすることができる。プリンタは，超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，加熱システムにより与えられる熱エネルギを増大させて，造形金属材料をリザーバ内において作動温度範囲内の温度に維持するに十分なエネルギとすることができる。プリンタは，超音波バイブレータを所定のエネルギで作動させるコントローラを更に備え，該エネルギは，ノズル及びリザーバの内部に対する造形金属材料の接着を軽減するに維持するに十分なエネルギとすることができる。プリンタは：造形金属材料の堆積層における追加的な造形材料のための受け面の安定性をモニタするためのセンサと；超音波バイブレータの作動を，センサからの信号に応じて動的制御するためのコントローラと；を更に備えることができる。プリンタは：駆動システムにより造形金属材料に加えられる力を測定するためのセンサと；超音波バイブレータによりリザーバに与えられる超音波エネルギを，駆動システムにより加えられる力の増加を表すセンサからの信号に応じて増加させるためのコントローラと；を更に備えることができる。造形金属材料はバルク金属ガラスを含むことができ，この場合にプリンタは，超音波バイブレータに結合されたコントローラを更に備え，該コントローラは，ノズルからのバルク金属ガラスで製造された物体と，該バルク金属ガラスで製造された物体のための支持構造との間で，バルク金属ガラスを液状化させるに十分なエネルギで超音波バイブレータを作動させる構成とすることができる。プリンタは，超音波バイブレータとプリンタにおける他の少なくとも１つの部品との間に配置されための機械的デカップラを更に備え，該機械的デカップラにより，超音波バイブレータからの超音波エネルギを前記他の少なくとも１つの部品から分離する構成とすることができる。プリンタは：造形金属材料の隣接層間における結合品質を，該隣接層間における電気抵抗に基づいて測定するためのセンサと；結合品質が低いことを表すセンサの信号に応じて，超音波エネルギの印加量を増加させるためのコントローラと；を更に備えることができる。造形金属材料は，バルク金属ガラスを含むことができる。作動温度範囲は，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含むことができる。バルク金属ガラスは，共晶系の共晶状態にない非共晶組成物を含むことができる。作動温度範囲は，非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，非共晶組成物における各成分の融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形金属材料は，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含むことができる。作動温度範囲は，金属基体の融点よりも高い温度範囲を含むことができる。プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備えることができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムは，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で造形金属材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，コンピュータで実行可能なコードに基づいて加熱システム，駆動システム及びロボットシステムを制御することにより，造形プレート上で造形金属材料から物体を製造するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上で造形金属材料から物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備えることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備えることができる。造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たすことができる。その少なくとも１種の不活性ガスは，アルゴンを含むことができる。加熱システムは，誘導加熱システムを含むことができる。プリンタは，造形金属材料がノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【０００８】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：プリンタのノズルを通して造形金属材料を押出すステップと；該ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；ノズルから押出される造形金属材料と，物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に，ノズルを通して超音波エネルギを与えるステップと；を備えることができる。方法は，前記界面における電気抵抗を測定し，該電気抵抗から推定した結合強度に基づいて超音波エネルギの強度を制御するステップを更に備えることができる。
【０００９】
他の態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：プリンタにおけるノズルを通して造形金属材料を押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；ノズルから押出される造形金属材料と，物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に，ノズルを通して超音波エネルギを与えるステップと；を実行するコードで構成することができる。
【００１０】
更に他の態様において，プリンタは，熱溶解積層プロセスと，造形金属材料とを使用して，コンピュータモデルから物体を製造する。物体の隣接層間の界面にジュール熱を作用させる。そのために，隣接層を挟んで電気回路を形成し，隣接層を挟んで造形金属材料を接合するに十分なパルス電流を供給する。
【００１１】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：造形金属材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；リザーバ内の造形金属材料を，造形金属材料が押出しに適した塑性特性を有する作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；押出しに際して造形金属材料を押出すための通路を形成する開口部を含むノズルと；作動温度範囲よりも低温で固相状態にある造形金属材料と係合し，該造形金属材料を供給源からリザーバ内まで，造形金属材料を押出すに十分な力で前進させると共に，作動温度範囲内の温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；造形金属材料がノズルから押出される際に該造形金属材料を多数の層状に受けるための造形プレートと；電源と，ノズルに近接する多数の層における第１層に電気接続された第１リードと，造形プレートに近接する多数の層における第２層に電気接続された第２リードとを含むことにより，電源から第１層及び第２相の間の界面を通して電力を供給して，該界面を挟んで造形金属材料を抵抗加熱するための電気回路を形成する抵抗加熱システムと；を備えることができる。
【００１２】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。第２リードは，造形プレートに結合することができる。第１リードは可動プローブに結合し，該可動プローブは，ノズルから押出された造形金属材料で製造された物体の表面上に制御可能に位置決めすることができる。第１リードはブラシリードを含み，該ブラシリードは，ノズルの出口に隣接する所定位置で造形金属材料の表面に接触させることができる。第１リードは，リザーバの内面上で造形金属材料に結合することができる。第１リードは，ノズルの開口部において造形金属材料に結合することができる。プリンタは：第１層及び第２層の間の界面における造形金属材料の界面温度を推定するためのセンサシステムと；その界面温度に応じて，電源が供給する電流を調整するためのコントローラと；を更に備えることができる。造形金属材料は，バルク金属ガラスを含むことができる。バルク金属ガラスは，オーム加熱を容易とする電気抵抗値の高い非晶質合金が得られるよう，鉄，コバルト及びニッケルよりなる群から選ばれた磁性金属と結合された，ボロン，ケイ素及び亜リン酸よりなる群から選ばれたガラス形成剤で製造することができる。作動温度範囲は，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，該バルク金属ガラスの融点よりも低い温度を含むことができる。バルク金属ガラスは，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含むことができる。作動温度範囲は，非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，非共晶組成物の各組成物種の融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形金属材料が，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含むことができる。作動温度範囲は，金属基体の融点よりも高い温度範囲を含むことができる。プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備えることができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で造形金属材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，コンピュータで実行可能なコードに基づいて加熱システム，駆動システム及びロボットシステムを制御することにより，造形プレート上で造形金属材料から物体を製造するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上で造形金属材料から物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバに接続されて造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備えることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備えることができる。造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たすことができる。その少なくとも１種の不活性ガスは，アルゴンを含むことができる。加熱システムは，誘導加熱システムを含むことができる。プリンタは，造形金属材料がノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【００１３】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：プリンタのノズルを通して造形金属材料の第１層を堆積させるステップと；ノズルを通して造形金属材料の第２層を第１層上に堆積させて，第１層及び第２層の間に界面を形成するステップと；第１層及び第２層の間の界面を通して電流パルスを印加することにより，第１層の露出面上におけるパッシベーション層を破壊すると共に前記界面を挟んでの機械的接合を改良するステップと；を備えることができる。この方法は，ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップを更に備えることができる。この方法は，前記界面における抵抗値を測定し，電流パルスを，前記測定値から推定される接合強度に基づいて前記電流パルスを制御するステップを更に備えることができる。
【００１４】
他の態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：前記プリンタにおけるノズルを通して造形金属材料の第１層を堆積させるステップと；前記ノズルを通して造形金属材料の第２層を前記第１層上に堆積させ，前記第１層及び前記第２層の間に界面を形成するステップと；前記第１層及び前記第２層の間の界面を通して電流パルスを印加することにより，前記第１層の露出面上におけるパッシベーション層を破壊すると共に前記界面を挟んでの機械的接合を改良するステップと；を実行する構成とすることができる。
【００１５】
更に他の態様において，プリンタは，コンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスにより造形金属材料から物体を製造する。バルク金属ガラスの供給路内における剪断機構によりバルク金属ガラスに剪断変位を積極的に生じさせて結晶化を抑制し，より具体的には，高温下におけるバルク金属ガラスの処理時間を延長する。
【００１６】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：バルク金属ガラスを供給源から受け入れるためのリザーバと；バルク金属ガラスを，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，バルク金属ガラスの融点よりも低い温度まで加熱するための加熱システムと；バルク金属ガラスのリザーバからの出口通路を形成する開口部を含むノズルと；ガラス転移点よりも低温で固相状態にあるバルク金属ガラスと係合し，該バルク金属ガラスを供給源からリザーバ内まで，バルク金属ガラスを押出すに十分な力で前進させると共に，ガラス転移点よりも高い温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；リザーバを通る供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，ガラス転移点よりも高い温度下におけるバルク金属ガラスの結晶化を抑制するための機械的駆動手段を有する剪断機構と；を備えることができる。
【００１７】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。剪断機構は，リザーバ内に配置されたアームを含み，該アームはバルク金属ガラスをリザーバ内で移動及び変位させる構成とすることができる。前記アームは，リザーバを通る流路を整列する軸線周りで回転する回転アームを含むことができる。前記剪断機構は，複数のアームを含むことができる。プリンタは，リザーバ内におけるバルク金属ガラスの粘度を検出するセンサと，バルク金属ガラスの粘度を表すセンサからの信号に応じて，剪断機構による剪断変位の速度を変更するコントローラと，を更に備えることができる。プリンタは，センサ及びコントローラを更に備え，センサは，駆動システムがバルク金属ガラスに加える力を測定するための力センサを含み，コントローラは，駆動システムがバルク金属ガラスに加える力を表す力センサからの信号に応じて，剪断機構による剪断変位の速度を変更する構成とすることができる。プリンタは，センサ及びコントローラを更に備え，センサは，剪断機構の負荷を測定するための力センサを含み，コントローラは，剪断機構の負荷を表す力センサからの信号に応じて，剪断機構による剪断変位の速度を変更する構成とすることができる。剪断機構は，少なくとも１つ超音波変換器を含み，該超音波変換器は，リザーバ内におけるバルク金属ガラスに剪断を生じさせるように配置することができる。剪断機構は回転クランプを含み，該回転クランプは，バルク金属ガラスがガラス転移点よりも低い温度下でリザーバに導入される際に該バルク金属ガラスと機械的に係合し，回転クランプは，バルク金属ガラスがリザーバに導入される際に該バルク金属ガラスを回転させて剪断を生じさせる構成とすることができる。プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備えることができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，造形プレートに対して三次元経路に沿ってノズルを移動させることにより，造形プレート上でバルク金属ガラスから物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，コンピュータで実行可能なコードに基づいて加熱システム，駆動システム及びロボットシステムを制御することにより，造形プレート上でバルク金属ガラスから物体を製造するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上でバルク金属ガラスから物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。加熱システムは，誘導加熱システムを含むことができる。プリンタは，造形金属材料がノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【００１８】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：バルク金属ガラスを前記プリンタのリザーバ内で，該バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い温度まで加熱するステップと；バルク金属ガラスを，リザーバに連通接続されたノズルを通して押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；バルク金属ガラスにリザーバ内で剪断力を作用させて，リザーバを通る供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，ガラス転移点よりも高い温度下におけるバルク金属ガラスの結晶化を抑制するステップと；を備えることができる。この方法は，前記供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗を測定し，該機械的抵抗に応じて前記剪断力の大きさを制御するステップを更に備えることができる。
【００１９】
他の態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，該コンピュータプログラム製品が，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：バルク金属ガラスをプリンタのリザーバ内で，該バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い温度まで加熱するステップと；バルク金属ガラスを，リザーバに連通接続されたノズルを通して押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；バルク金属ガラスにリザーバ内で剪断力を作用させて，リザーバを通る供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに剪断変位を誘発することにより，ガラス転移点よりも高い温度下におけるバルク金属ガラスの結晶化を抑制するステップと；を実行する構成とすることができる。このコードは，前記供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗を測定し，該機械的抵抗に応じて剪断力の大きさを制御するステップを更に実行する構成とすることができる。
【００２０】
更に他の態様において，プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づいて，コンピュータモデルから物体を製造する。プリンタのノズルから延在するフォーマにより，物体を形成するために新たな材料が堆積される際に該材料に法線力を作用させることにより，熱溶解積層プロセスを補足する。フォーマとして，層間の物理的な結合を改善するための加熱及びロール成形等の各種技術を使用することができる。
【００２１】
一態様において，三次元製造用プリンタは：液相及び固相の間の作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；リザーバ内の造形材料を前記作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；造形材料の通路を形成する開口部を含むノズルと；作動温度範囲よりも低温で固相状態にある前記造形材料と係合して該造形材料を供給源からリザーバ内まで，造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，作動温度範囲内の温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；ノズルの開口部に配置され，造形材料の堆積層に向けてノズルから押出される造形材料に対して法線力を作用させるためのフォーマと；を備えることができる。
【００２２】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。フォーマは，成形壁及び斜面を含み，該斜面は，ノズルの開口部から造形材料の堆積層の表面に向けて下向きに傾斜することにより，ノズルが堆積表面と平行な面内で移動する際に下向き力を発生させる構成とすることができる。フォーマは，法線力を作用させるように配置されたローラを含むことができる。フォーマは，法線力を作用させるように配置された加熱ローラを含むことができる。フォーマは，造形材料が堆積層に向けてノズルから押出される際のノズルの移動方向に対して直交する平面内で造形材料を成形するための成形壁を含むことができる。成形壁は，造形材料がノズルから押出される際に造形材料の側部を成形するように配置された垂直手段を含むことができる。プリンタは，ノズルの開口部周りに配置された非接着性材料を更に含み，該非接着性材料は造形材料に対して低い接着性を有することができる。この非接着性材料は，窒化物，酸化物セラミックス及びグラファイトの少なくとも１種を含むことができる。非接着性材料は，低減させた微細表面エリアを含むことができる。造形材料は造形金属材料を含み，非接着性材料は前形用金属材料に対して低い濡れ性を有することができる。造形材料は，バルク金属ガラスを含むことができる。作動温度範囲は，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含むことができる。バルク金属ガラスは，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含むことができる。作動温度範囲は，非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，非共晶組成物における各成分の融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形金属材料は，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含むことができる。作動温度範囲は，金属基体の融点よりも高い温度範囲を含むことができる。造形材料は，ポリマーを含むことができる。プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備えることができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，コンピュータで実行可能なコードに基づいて加熱システム，駆動システム及びロボットシステムを制御することにより，造形プレート上で造形材料から物体を製造するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上で造形材料から前記物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備えることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備えることができる。造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たすことができる。前記少なくとも１種の不活性ガスは，アルゴンを含むことができる。加熱システムは，誘導加熱システムを含むことができる。プリンタは，造形金属材料がノズルから押出される際に該造形金属材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【００２３】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は，造形材料をプリンタのノズルから押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；ノズルから延在するフォーマにより，造形材料の堆積層に向けてノズルから押出される造形材料に対して法線力を作用させるステップと；を備えることができる。この方法は，フォーマと，出口から押出される造形材料との間の瞬時接触力を測定し，該瞬時接触力を表す信号に基づいてフォーマの位置を制御するステップを更に備えることができる。フォーマは，加熱ローラを含むことができる。
【００２４】
他の態様において，物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：造形材料を，プリンタのノズルを通して押出すステップと；ノズルを造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスにより製造するステップと；ノズルから延在するフォーマにより，造形材料の堆積層に向けてノズルから押出される造形材料に対して法線力を作用させるステップと；を実行する構成とすることができる。
【００２５】
更に他の態様において，プリンタは物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスによりバルク金属ガラスよりなる造形材料から製造する。物体と，これに隣接する支持構造のために熱的に不整合のバルク金属ガラスを使用することにより，これら構造体の間の界面を溶解させて結晶化させることにより脆弱な界面を形成し，製造された物体からの支持構造の分離を容易とする。
【００２６】
金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属ガラスから物体の支持構造を製造するステップと；支持構造上で，第１バルク金属ガラスとは異なる第２バルク金属ガラスから物体を製造するステップであって，第２バルク金属ガラスは，該製造の間における第１バルクガラス金属の結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有し，第２バルク金属ガラスを，該第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で支持構造上に堆積させることにより，支持構造と物体との間の界面において，支持構造の結晶化を促進するステップと；を備えることができる。
【００２７】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。方法は，第１バルクガラス金属が結晶化の生じる界面で支持構造を破砕することにより，支持構造を物体から取り除くステップを更に備えることができる。第２バルク金属ガラスは，第１バルクガラス金属のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有することができる。方法は，第２バルク金属ガラスを，第１バルク金属ガラス上に堆積させる前に，該第１バルクガラス金属の臨界結晶化温度よりも高い温度まで加熱するステップを更に備えることができる。支持構造の製造は，第１材料から前記支持構造の基体を製造し，第１バルク金属ガラスから前体及び物体の間の界面層を製造するステップを含むことができる。第１バルク金属ガラスの結晶化により，界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させることができる。
【００２８】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに，プリンタが：第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属ガラスから物体の支持構造を製造するステップと；支持構造上で，第１バルク金属ガラスとは異なる第２バルク金属ガラスから物体を製造するステップであって，第２バルク金属ガラスは，該製造の間における第１バルクガラス金属の結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有し，第２バルク金属ガラスを，該第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で支持構造上に堆積させることにより，支持構造と物体との間の界面において，支持構造の結晶化を促進するステップと；を実行する構成とすることができる。
【００２９】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。コンピュータプログラム製品は，第１バルク金属ガラスが結晶化の生じる界面で支持構造を破砕することにより支持構造を前記物体から分離させるステップをプリンタが実行する構成とされているコードを更に備えることができる。第２バルク金属ガラスは，第１バルクガラス金属のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有することができる。コンピュータプログラム製品は，第２バルク金属ガラスを，第１バルク金属ガラス上に堆積させる前に，第１バルクガラス金属の臨界結晶化温度よりも高い温度まで加熱するステップをプリンタに実行させるコードを更に備えることができる。支持構造の製造は，第１材料から支持構造の基体を製造し，第１バルク金属ガラスから基体及び物体の間の界面層を製造するステップを含むことができる。第１バルク金属ガラスの結晶化により，界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させることができる。
【００３０】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：・第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属メタルを押出すための第１ノズルと；該第１バルク金属メタルとは異なる第２バルク金属メタルであって，第１バルク金属メタルに隣接するように押出されたときに第１バルク金属メタルの結晶化を促進するのに十分なガラス転移点を有する第２バルク金属メタルを押出すための第２ノズルと；熱溶解積層プロセスにおいて第１ノズル及び第２ノズルを移動させることにより支持構造を製造すると共に，コンピュータモデルに基づいて物体を製造するロボットシステムと；を備え，該コントローラは，第２バルク金属ガラスのガラス転移点又はそれよりも高い温度で前記第２バルク金属ガララスを支持構造上に堆積させることにより，支持構造及び物体の間の界面において支持構造の結晶化を誘発させる構成とすることができる。
【００３１】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。プリンタは，造形プレートを更に備え，ロボットシステムは，第１ノズル及び第２ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，支持構造及び物体を製造する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，少なくとも，造形プレート，第１ノズル及び第２ノズルを収めると共に，造形プレート上で物体及び支持構造を製造するのに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形環境内を高温状態に維持するためのヒータを更に備えることができる。ヒータは，誘導加熱システムを含むことができる。ヒータは，抵抗加熱システムを含むことができる。プリンタは，第２バルク金属ガラスが第２ノズルから押出される際に，該２バルク金属ガラスに冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。第２バルク金属ガラスは，第１バルク金属ガラスの臨界結晶化温度よりも高いガラス転移点を有することができる。
【００３２】
一態様において，プリンタは，物体を，コンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスによりバルク金属ガラス等の造形材料から製造する。物体の熱履歴を，例えばボルセル単位で保存しておくことにより，物体の非晶質・非結晶化状態を維持するための熱収支を保存すると共に，物体の予測される用途及び分析のための記録を行うことができる。
【００３３】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：バルク金属ガラスの時間及び温度に基づく結晶化速度のモデルを保存するステップと；該モデルに対して所定の状態におけるバルク金属ガラスの供給源を準備するステップと；製造プロセスを使用してバルク金属ガラスから物体を製造するステップと；バルク金属ガラスが加熱され，物体上に堆積する際に，該バルク金属ガラスの温度をボクセル単位でモニタリングするステップと；バルク金属ガラスのボクセルについて結晶化度を予測するステップと；バルク金属ガラスのボクセルの温度が所定の閾値を超える場合に，製造プロセスの熱的パラメータを調整するステップと；を備えることができる。
【００３４】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。製造プロセスは，熱溶解積層プロセスを含むことができる。温度モニタリングは，バルク金属ガラスの表面温度の測定を含むことができる。温度モニタリングは，検知した少なくとも１つパラメータに基づいてバルク金属ガラスの温度を予測するステップを含むことができる。温度モニタリングは，堆積前におけるバルク金属ガラスの温度モニタリングを含むことができる。温度モニタリングは，物体の堆積後におけるバルク金属ガラスの温度モニタリングを含むことができる。熱的パラメータの調整は，熱溶解積層尾ロセスにおける堆積前の加熱温度，造形チャンバ温度及び造形プレート温度の少なくとも１つの調整を含むことができる。熱的パラメータの調整は，物体の表面に向けて冷却流体を供給するステップを含むことができる。制御方法は，物体の各ボクセルについての結晶化度を含む製造ログを蓄積するステップを更に含むことができる。制御方法は，物体の各ボクセルについての熱履歴を含む製造ログを蓄積するステップを更に含むことができる。
【００３５】
一態様において，金属製物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに，プリンタが：バルク金属ガラスの時間及び温度に基づく結晶化速度のモデルを保存するステップと；該モデルに対して所定の状態における前記バルク金属ガラスの供給源を準備するステップと；製造プロセスを使用してバルク金属ガラスから物体を製造するステップと；バルク金属ガラスが加熱されて物体上に堆積する際に，該バルク金属ガラスの温度をボクセル単位でモニタリングするステップと；バルク金属ガラスのボクセルについて結晶化度を予測するステップと；バルク金属ガラスのボクセルの温度が所定の閾値を超える場合に，製造プロセスの熱的パラメータを調整するステップと；を実行する構成とすることができる。
【００３６】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。製造プロセスは，熱溶解積層プロセスを含むことができる。温度モニタリングは，バルク金属ガラスの表面温度の測定を含むことができる。温度モニタリングは，検知した少なくとも１つパラメータに基づいてバルク金属ガラスの温度を予測するステップを含むことができる。温度モニタリングは，堆積前におけるバルク金属ガラスの温度のモニタリングを含むことができる。温度モニタリングは，物体の堆積後におけるバルク金属ガラスの温度モニタリングを含むことができる。熱的パラメータの調整は，熱溶解積層プロセスにおける堆積前の加熱温度，造形チャンバ温度及び造形プレート温度の少なくとも１つの調整を含むことができる。熱的パラメータの調整は，物体の表面に向けて冷却流体を供給するステップを含むことができる。コンピュータプログラム製品は，物体の各ボクセルについての結晶化度を含む製造ログを蓄積するステップを含むことができる。コンピュータプログラム製品は，物体の各ボクセルについての熱履歴を含む製造ログを蓄積するステップを含むことができる。
【００３７】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：物体をバルク金属ガラスから付加的に製造するための熱溶解積層システムと；バルク金属ガラスの温度を体積的にモニタリングするためのセンサシステムと；バルク金属ガラスについての熱履歴の空間的で時間的なマップを保存するメモリと；前記熱履歴の空間的で時間的なマップに基づいて，製造の間における熱溶解積層システムの熱的パラメータを調整するためのコントローラと；を備えることができる。
【００３８】
他の態様において，プリンタは，コンピュータモデルに基づいて熱溶解積層プロセスにより物体を製造する。押出しの間に押出ノズルの形状を変化させて，例えば，堆積させる造形材料の量，ノズルから押出される押出物の形状，特徴部の解像度等を制御することができる。
【００３９】
一態様において，金属製物体の三次元製造用プリンタは：作動温度範囲内において押出しに適した塑性特性を有する造形材料を供給源から受け入れるためのリザーバと；リザーバ内の造形材料を作動温度範囲内の温度まで加熱するための加熱システムと；造形金属材料の通路を形成する可変開口部を含むノズルであって，該可変開口部がプレート及びダイの間に形成され，プレートが開口部を含み，ダイが，プレートに対して摺動変位可能とされて，押出しのために露出される開口部の一部を調整する構成とされている，ノズルと；作動温度範囲よりも低い温度下にある造形材料と係合して該造形材料を供給源からリザーバ内まで，該造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，作動温度範囲内の温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；を備えることができる。
【００４０】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。プリンタは，可変開口部を全閉させて造形材料の押出しを終了させるためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，該プリンタにより造形材料から製造される物体の目標特徴寸法に基づいて可変開口部の寸法を調整するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，可変開口部の寸法を調整することにより，物体のための少なくとも１つ内部構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させるためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，可変開口部の寸法を調整することにより，物体のための支持構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させるためのコントローラを更に備えることができる。プレートにおける開口部は，ウェッジ部を含むことができる。プリンタは，ノズルをプリンタに回転結合するための回転マウントと，押出しの間にノズルの回転方位を制御するための回転駆動手段とを含むことができる。造形材料は，熱可塑性材料を含むことができる。造形材料は，粉末造形金属材料を添加した結合剤を含むことができる。作動温度範囲は，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形材料は，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含むことができる。作動温度範囲は，非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，非共晶組成物の各成分の融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形材料は，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含むことができる。作動温度範囲は，金属基体の融点よりも高い温度範囲を含むことができる。プリンタは，熱溶解積層プロセスに基づく付加製造システムを備えることができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムは，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，コンピュータで実行可能なコードに基づいて加熱システム，駆動システム及びロボットシステムを制御することにより，造形プレート上で造形材料から物体を製造するためのコントローラを更に備えることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上で造形材料から物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備えることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備えることができる。造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たすことができる。前記少なくとも１種の不活性ガスは，アルゴンを含むことができる。プリンタは，造形材料がノズルから押出される際に該造形材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【００４１】
一態様において，物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：ノズルへの出口が可変開口部を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；物体製造の間，ノズルへの出口の断面形状を変更して，可変形状の押出物を形成するステップと；を備えることができる。断面形状の変更は，プレートをダイの固定開口部に対して移動させることにより，押出しのために露出する固定開口部の部分を調整するステップを含むことができる。断面形状の変更は，該断面形状の形状，寸法及び回転方位の少なくとも１つの変更を含むことができる。
【００４２】
他の態様において，プリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：ノズルへの出口が可変開口部を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；物体製造の間，ノズルへの出口の断面形状を変更して，可変形状の押出物を形成するステップと；を備えることができる。
【００４３】
他の態様において，プリンタは物品を，熱溶解積層プロセスによりコンピュータモデルに基づいて製造する。ノズル出口は多数の同心リングを含み，各同心リングは押出しの間に選択的に開閉されて，押出特性，例えば押出物又はノズルから押出される材料混合物の容積を制御する。
【００４４】
一態様において，三次元製造用プリンタは：多数の同心リングにより形成される多数の開口部を含むノズルであって，該開口部が，物体の製造プロセスにおいてノズルから押出される造形材料のための通路を形成するノズルと；造形プレートと；押出しの間にノズルを造形プレート上で移動させるためのロボットシステムと；造形材料を前記多数の同心リングから選択的に押出すためのコントローラと；を備えることができる。
【００４５】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。プリンタは，押出しのために前記多数の同心リングの露出度を制御するための少なくとも１つダイを更に備えることができる。プリンタは，前記多数の同心リングにそれぞれ対応する多数の造形材料供給源を更に備え，各造形材料供給源は，前記多数の同心リングの内の対応する同心リングに造形材料を供給する構成とすることができる。プリンタは：造形材料を供給源から受け入れるリザーバであって，ノズルにおける前記多数の同心リングに流体接続されるリザーバと；リザーバ内の造形材料を，該造形材料のガラス転移点よりも高い温度まで加熱するための加熱システムと；前記ガラス転移点よりも低い温度下にある造形材料と係合して該造形材料を供給源からリザーバ内まで，該造形材料を押出すに十分な力で前進させると共に，ガラス転移点よりも高い温度下でノズル内の開口部を通して前進させるように作動可能な駆動システムと；を備えることができる。コントローラは，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，ノズルからの押出成形体の寸法を調整する構成とすることができる。コントローラは，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，物体のための少なくとも１つ内部構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させる構成とすることができる。コントローラは，前記多数の同心リングの内の少なくとも１つ同心リングを通して選択的な押出しを行うことにより，物体のための支持構造の製造の間に押出し断面積を増加させると共に，物体のための少なくとも１つ外部構造の製造の間に押出し断面積を減少させる構成とすることができる。造形材料は，熱可塑性材料を含むことができる。造形材料は，粉末造形金属材料を添加した結合剤を含むことができる。造形材料は，作動温度範囲を有するバルク金属ガラスを含むことができる。前記作動温度範囲は，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高く，かつ，バルク金属ガラスの融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形材料は，共晶系の共晶組成状態にない非共晶組成物を含むことができる。造形材料は，押出しに適した作動温度範囲を有し，該作動温度範囲は，前記非共晶組成物の共晶温度よりも高く，かつ，前記非共晶組成物の各成分の融点よりも低い温度範囲を含むことができる。造形材料は，第１温度で融解する金属基体と，該第１温度よりも高い第２温度まで不活性を維持する粒子形態の，高温で不活性の第２相とを含むことができる。造形材料は，押出しに適した作動温度範囲を有し，該作動温度範囲は，金属基体の融点よりも高い温度範囲を含むことができる。プリンタは，造形プレート及びロボットシステムを更に備え，該ロボットシステムが，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で造形材料から物体を，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造する構成とすることができる。プリンタは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，造形プレート上で造形材料から物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバに接続されて該造形環境内に真空を生成する真空ポンプを更に備えることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，造形環境から酸素を抽出するための酸素ゲッタを更に備えることができる。造形環境は，少なくとも１種の不活性ガスで実質的に満たすことができる。プリンタは，造形材料がノズルから押出される際に該造形材料に冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。前記多数の開口部の内の２つの開口部は，造形プレートに対してｚ軸方向で異なる高さ位置を占めることができる。
【００４６】
一態様において，物体の三次元製造においてプリンタを制御する方法は：ノズルへの出口が多数の同心リングにより画定される断面形状を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；ノズルをプリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；押出しの間に前記多数の同心リングの各々を選択的に開閉させて，少なくとも１種の造形材料の押出成形体を制御するステップと；を備えることができる。各同心リングの選択的な開閉は，物体内における押出成形体の位置に基づいて各同心リングを選択的に開閉するステップを含むことができる。各同心リングの選択的な開閉は，押出しの目標体積流量に基づいて各同心リングを選択的に開閉するステップを含むことができる。
【００４７】
他の態様において，物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：ノズルへの出口が多数の同心リングにより画定される断面形状を有するプリンタのノズルを通して少なくとも１種の造形材料を押出すステップと；ノズルを前記プリンタにおける造形プレートに対して移動させることにより，造形プレート上で物体を，熱溶解積層プロセスにより，該物体のコンピュータモデルに基づいて製造するステップと；押出しの間に前記多数の同心リングの各々を選択的に開閉させて，少なくとも１種の造形材料の押出成形体を制御するステップと；を実行する構成とすることができる。
【００４８】
他の態様において，プリンタは物品を，熱溶解積層プロセスによりコンピュータモデルに基づいて製造する。物体と，隣接する支持構造との間でバルク金属ガラスを高温に加熱することにより，物体と支持構造との間に界面を形成することができ，その界面においてバルク金属ガラスが結晶化してより脆弱な界面を生成し，これにより，製造後に物体から支持構造をより容易に取り外し可能とする。
【００４９】
一態様において，支持構造と物体との間にバルク金属ガラスを使用して界面を製造する方法は：物体のための支持構造の層を，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属ガラスから製造するステップと；支持構造上にバルク金属ガラスの界面層を，製造の間におけるバルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で製造するステップと；押出しの間に前記多数の同心リングの各々を選択的に開閉させて，少なくとも１種の造形材料の押出成形体を制御するステップと；を備えることができる。
【００５０】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。方法は，支持構造と物体との間でバルク金属ガラスが結晶化した界面層において支持構造を破砕することにより，支持構造を前記物体から取り除くステップを更に備えることができる。方法は，支持構造及び物体を製造後に加熱して界面層を実質的に完全に結晶化するステップを更に備えることができる。支持構造の層の製造は，該支持体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含むことができる。物体の層の製造は，該物体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含むことができる。物体の層の製造は，該物体の層を，レーザ焼結製造プロセスにより，粉末バルク金属ガラスよりなる造形材料から製造するステップを含むことができる。バルク金属ガラスの結晶化により，前記界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させることができる。
【００５１】
物体の三次元製造においてプリンタを制御するためのコンピュータプログラム製品は，非一時的コンピュータ可読媒体に記憶させたコンピュータ実行可能なコードを備え，該コードは，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに：物体のための支持構造の層を，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属ガラスから製造するステップと；支持構造上にバルク金属ガラスの界面層を，製造の間におけるバルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で製造するステップと；界面層上に物体の層を，第２温度よりも低く，ガラス転移点よりも高い第３温度下で製造するステップと；を実行する構成とすることができる。
【００５２】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。コンピュータプログラム製品は，支持構造及び物体を製造後に加熱して界面層を実質的に完全に結晶化するステップを，プリンタに実行させるコードを更に備えることができる。支持構造の層の製造は，該支持体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含むことができる。物体の層の製造は，該物体の層を熱溶解積層プロセスにより製造するステップを含むことができる。物体の層の製造は，該物体の層を，レーザ焼結製造プロセスにより，粉末バルク金属ガラスよりなる造形材料から製造するステップを含むことができる。バルク金属ガラスの結晶化により，界面において，20 MPa√m を超えない破壊靭性値を達成させることができる。
【００５３】
一態様において，物体の三次元製造用プリンタは：そのガラス転移点よりも高い第１温度下で過冷却液体領域を有するバルク金属メタルを押出すためのノズルと；熱溶解積層プロセスにおいてノズルを移動させることにより支持構造を製造すると共に，コンピュータモデル基づいて物体を製造するロボットシステムと；支持構造及び物体の間に界面層を製造するために，該界面層にバルク金属ガラスを第１温度よりも高い第２温度下で堆積させ，該第２温度を，製造の間にバルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な温度とするためのコンローラと；を備えることができる。
【００５４】
実施形態は，以下の特徴の少なくとも１つを含むことができる。第２温度は，バルク金属ガラスの融点に近い温度とすることができる。第２温度は，バルク金属ガラスの臨界結晶化温度に近い温度とすることができる。プリンタは，造形プレートを更に備え，ロボットシステムは，ノズルを造形プレートに対して三次元経路に沿って移動させることにより，造形プレート上で支持構造及び物体を製造する構成とすることができる。プリンタは，造形チャンバを更に備え，該造形チャンバは，少なくとも造形プレート及びノズルを収める構成とされ，造形チャンバは，造形プレート上で支持構造及び物体を製造するに適した造形環境を維持する構成とすることができる。プリンタは，造形環境内で高温状態を維持するためのヒータを更に備えることができる。プリンタは，バルク金属ガラスがノズルから押出される際に該バルク金属ガラスに冷却流体を供給するための冷却システムを更に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本明細書に記載する装置，システム及び方法についての上記及びその他の目的，特徴及び利点は，添付図面に示される特定の実施形態に関する以下の記載から明白である。図面は必ずしも等尺ではなく，本明細書に記載する装置，システム及び方法の原理を示す際に強調が施されている。
【図１】製造システムのブロック線図である。
【図２】コンピュータシステムのブロック線図である。
【図３】例示的なバルク凝固非晶質合金の時間及び温度に基づく変態（T）特性図である。
【図４】プリンタ用の押出機を示す説明図である。
【図５】物体の三次元製造におけるプリンタ操作方法を示すフローチャートである。
【図６】三次元プリンタ用の剪断手段を示す説明図である。
【図７】層形成ノズル出口を有する押出機の説明図である。
【図８】製造プロセスにおける造形材料の時間的及び空間的な熱的情報に基づくプリンタ制御方法を示すフローチャートである。
【図９】可変形状を有するノズルの説明図である。
【図１０】押出し用同心リングを有するノズルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下，好適な実施形態を示す添付図面を参照して実施形態について更に詳述する。しかしながら，本明細書に記載する装置，システム及び方法は，多くの異なる形態をもって実施することができ，図示の実施形態に限定されると解すべきものではない。
【００５７】
本明細書において言及される全ての文献は，その全体が参照として本願に取り込まれる。ある事項についての単数形での言及は，特段の理由のない限り，複数の事項を含み，その逆も同様である。文法上の接続詞は，特段の理由のない限り，連接される句，文章，単語等についての全ての離接的又は連接的な組み合わせを意味する。従って，例えば「又は」の語は，一般的には「及び／又は」等を意味する。
【００５８】
本明細書における数値範囲への言及は，特段の理由のない限り，限定的なものでなく，当該範囲に該当する全ての個別的な数値を含み，当該範囲に該当する各別の数値は，個別的に言及されているものと同等として本明細書に取り込まれる。また，「約」，「略」，「実質的に」等の用語は，数値に先行する場合に，所期の目的を十分に達成するために当業者が想定し得る偏差を含む。本明細書において，数値範囲は単なる例示であって，開示される実施形態の技術的範囲を限定するものではない。実施例又は例示的用語（「例えば」，「等の」又は同様な表現）は，何れも実施形態をより明確に記述することを意図するに止まり，実施形態又は特許請求の範囲の技術的範囲を限定するものではない。本明細書における何れの用語も，特許請求対象外の構成要素が，特許請求に係る実施形態において本質的な構成要素であることを表すものではない。
【００５９】
以下の記載において，「第１」，「第２」，「頂部」，「底部」，「上向き」，「下向き」等の用語は，もっぱら便宜的な用語であり，特段の理由のない限り，限定的な用語ではない。
【００６０】
本明細書は，三次元印刷の関連する装置，システム及び方法を開示するものであり，この場合には設計情報，例えばコンピュータ支援作図（ＣＡＤ）ファイルが，三次元プリンタ（例えば三次元金属プリンタ）に作動接続されたコンピュータに供与され，その設計情報により表される物体が三次元プリンタにより階層的に製造される。
【００６１】
一般論として，以下の記載は，三次元物体を形成するための造形材料として金属を使用する三次元プリンタについて強調している。より具体的に，以下の記載は，三次元物体を形成するために熱溶解積層プロセス等を使用して，金属，金属合金又は他の金属組成物を堆積させる金属用の三次元プリンタについて強調するものである。これらの技術においては，材料ビードが，二次元的パターンの積層列における「経路」又は「パス」として押出される。しかしながら，他の付加製造プロセスや，他の造形材料も更に又は代わりに使用できることは，言うまでもない。即ち，装置，システム及び方法は，熱溶解積層プロセスを使用する金属用三次元印刷について強調されているが，本明細書において開示される多くの技術では，三次元印刷を行うために，他の材料（例えば，熱可塑性又はその他のポリマー等や，押出し不能な結合剤マトリックスに含侵させたセラミック粉末）が使用可能であり，更には，非限定的な意味合いでマルチジェット印刷，電気流体ジェット，空圧ジェット，ステレオリソグラフィ，デジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）三次元印刷機，選択的層焼結，バインダジェット等を含む他の付加製造技術も使用可能であることは，当業者の認識し得るところである。このような印刷技術は，以下に記載するシステム及び方法の利点を享受することができ，その何れも，特段の理由のない限り，「プリンタ」，「三次元プリンタ」，「製造システム」及び「負荷製造システム」の用語の範囲に含まれる。
【００６２】
本願で想定する三次元プリンタは，造形材料としてバルク金属ガラス（ＢＭＧ）を使用することができる。バルク凝固非晶質合金又はバルク金属ガラス（ＢＭＧ）は，アモルファス状態又は非晶質状態に過冷却された合金である。この状態において，これら合金の多くはガラス転移点よりも高い温度まで再加熱することにより，非晶質の微細構造を維持しつつ，押出しに適した粘稠度とすることができる。即ち，これらの材料は，熱溶解積層プロセスにおいて，非晶質構造を維持しつつ材料を押出すことのできる有効作動温度範囲を有することができる。また，非晶質合金は，高度や強度などにおいて，対応する結晶質合金よりも優れている。しかしながら，非晶質合金には特殊な取扱い要件が課される。例えば，非晶質合金の過冷却状態は，長時間の加熱に曝される場合には劣化が始まり，これは，より具体的には，材料の凝固に起因する結晶化に基づくものである。この劣化は，融点よりも低い温度下でも生じるものであり，一般論としては，合金の再溶解及び過冷却を行わなければ不可逆的である。
【００６３】
熱溶解積層又は「ＦＦＦ」等の付加製造プロセスにおける造形金属材料としては，多くのＢＭＧを使用することができる。一般論としては，（材料が押出し可能となる）ガラス転移点と，（材料が溶解され，その後の過冷却で結晶化する）融点との間の温度ウィンドウが大きなＢＭＧが好適であるが，これはＦＦＦシステムを適正に作動させるための必要条件ではない。同様に，この温度ウィンドウ内における特定の合金の結晶化速度に応じて，ある種の合金は他の合金よりも長時間加熱及び塑性加工に一層好適であり得る。これと同時に，高延性，高強度及び非脆性は一般的には望ましい特性であり，これは比較的安価な元素成分の使用についても当てはまる。各種のＢＭＧシステムが程度の差こそあれこれらの基準に適合可能であるが，これらの合金は，本願で想定するＢＭＧに基づくＦＦＦシステムで使用する必要があるものではない。更なる多くの合金及び合金系を効果的に使用することができ，これには，例えば2015年12月16日付の米国特許仮出願第62/268,458号明細書に開示されている材料が含まれる。この出願は，その全体が本明細書に取り込まれる。
【００６４】
更に又は代わりに，本願で想定する熱溶解積層プロセスを適用する金属製造プロセスにおける造形金属材料として，他の材料も同様に魅力的な特性を提供することができる。例えば，2016年 3月 2日付の米国特許出願第15/059,256号（出願公開第2017-0252851号）は，その全体が本明細書に取り込まれるものであり，金属基体と高温不活性第２相の組み合わせを使用する各種の多相造形材料を開示しており，その何れも，熱溶解積層のための造形金属材料として効果的に使用することができる。即ち，本願で想定する効果的な造形金属材料としては，第１温度で溶解する金属基体と，第１温度よりも高い第２温度まで不活性状態を維持する粒子形態の不活性第２相とを含む造形金属材料が挙げられる。他の態様において，共晶組成状態にない共晶系組成物，いわゆる無共晶又は非共晶組成物も，熱溶解積層のための造形金属材料として効果的に使用することができる。これらの非共晶組成物は，異なる温度で凝固することにより，塑性溶解範囲を提供する成分を含む。この溶解範囲内では，非共晶組成物が，半凝固相を伴う有効作動温度を有する。一般論として，共晶系の無共晶又は非共晶組成物は，系内における非共晶種の相対組成に応じて，過共晶組成物又は亜共晶組成物として分類され，その何れも，本願で想定する熱溶解積層で使用される特定の温度下で効果的に半凝固状態を維持し得るものである。
【００６５】
金属成分を熱可塑性材料，ワックス又は他の材料マトリックスと混合してなる他の材料を使用して，比較的低温（200°C近辺の温度，又は典型的な金属融点よりも十分に低いその他の温度）で押出すことのできる低温造形金属材料を得ることもできる。例えば，金属射出成型材料又は他の粉末冶金組成物等の材料は，相当量の金属を含むものであるが，低温押出しのために使用することができる。これらの材料や，金属粉末及び結合剤よりなる同様組成の他の材料を，完全緻密化された金属物体とするためにデバウンド及び焼結が可能なグリーンパーツ（未焼結体）の素材として，あるいは本願で想定する造形金属材料として使用することができる。
【００６６】
より一般的に，加熱押出しのための有効温度範囲を提供する金属成分を含む任意の造形材料も，本願で想定する造形金属材料として使用することができる。このウィンドウ制限は，材料等級（例えば，ＢＭＧ，非共晶等）や，金属成分及び非金属成分に依存しているが，適当な造成金属材料は，その固相及び液相の間の温度範囲内で塑性特性又は押出しに適した特性を有する。バルク金属ガラスの場合，有効温度範囲は，典型的にはガラス転移点と融点との間にある。また，非共晶組成物の場合，有効温度範囲は，典型的には共晶点と全体的な融点との間にあるが，温度ウィンドウの上限値，即ち，それを上回れば組成物の粘性が急激に低下する上限値を定量化するためには，他の計量基準，例えばクリープ緩和温度を効果的に使用することもできる。更に，多相造形材料の場合，ウィンドウは，基礎金属元素の融点よりも高い任意の温度で開始させることができる。
【００６７】
本明細書に記載する幾つかの用途では，製造プロセスにおいて造形金属材料の導電性を使用して，例えば誘導加熱又は抵抗加熱のための導電性通路を形成する。このような用途において，造形金属材料は，一般的には電流を搬送するための電気回路を形成するに十分な導電性を有する金属成分を含む造形材料を指す。特に，造形材料を付加製造に際しての通電用として使用する場合，その材料は「導電性造成金属材料」とも称される。
【００６８】
図１は，付加製造システムのブロック線図である。図示の付加製造システム100は，例えば，熱溶解積層に基づく付加製造システムを含む金属プリンタにより，あるいは合金及び／又はＢＭＧ等の造形金属材料を使用して三次元印刷を行うための他の付加製造システムにより構成することができる。しかしながら，付加製造システム100は，プラスチック材料やセラミック材料等，又はこれらの君合わせを含む他種の造形材料を更に又は代わりに使用する構成とすることもできる。
【００６９】
一般論として，付加製造システムは，熱溶解積層プロセスにより金属や合金等を堆積させる三次元プリンタ101（以下，単に「プリンタ」101とも称される。）を含むことができる。一般論として，プリンタ101は造形材料102を，駆動システム104により推進させ，液化システム106により塑性状態まで加熱した後，少なくとも１つノズル110を通して押し出す構成とされる。ロボット108を同時制御してノズルを造形プレート114に対して押出し経路に沿って位置決めすることにより，造形チャンバ116内における造形プレート114上で物体112を製造することができる。一般論として，制御システム118によりプリンタ101の作動を管理することにより，三次元モデルに基づいて熱溶解積層プロセス等により物体112を製造することができる。
【００７０】
造形材料102は，例えば本明細書に記載されている非晶質合金，又は，その内容全体が参照として本明細書に取り込まれる2015年12月16日付の米国特許仮出願第62/268,458号明細書に開示されている非晶質合金を含むことができる。また，造形材料102は，本願で想定する熱溶解積層プロセスにおいて使用するに好適な他のバルク金属ガラス，他の材料又は材料の組み合わせを含むことができる。造形材料102は，各種の形状ファクターを与えることができ，これには，非限定的な意味合いで，本明細書に記載する形状ファクター，又は本明細書に取り込まれる文献に開示されている形状ファクターが含まれる。造形材料102は，例えば，（パッシベーションを防止するための）密封容器等から，線材等よりなる連続供給材として，あるいはロッド又は矩形プリズム等よりなる分散供給材として，先行する造形材料１０２の各分散ユニットが加熱され，かつ押出される間にチャンバ等に供給することができる。一態様において，造形材料102は，カーボンファイバ，グラスファイバ，ケブラー（商標）ファイバ，ホウ素シリカファイバ，グラファイトファイバ又はクォーツファイバを含むことができ，材料の押出し線材の引張強度を向上させ得る他の適宜材料ファイバを含むこともできる。一態様において，らの補強材は，印刷された物体の強度を高めるために使用することができる。他の態様において，補強材は，ノズルと，製造途上の物体における冷却された剛性部分との間の構造パスを維持することにより，架橋機能を拡張するために使用することができる。一態様において，２種の造形材料102を，例えば２つの異なるノズルを通して，同時に使用することができ，この場合に一方のノズルは一般的な製造のため，他方のノズルはブリッジ部や支持部等の製造のために使用される。
【００７１】
造形材料102は金属ワイヤ，例えば線径が約80 μm, 90 μm, 100 μm, 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm又は3 mmのワイヤ，あるいは他の適宜線径のワイヤを含むことができる。他の態様において，造形材料102は金属粉末で構成することができる。この金属粉末は，本願で想定する技術を使用して加熱及び押出しを行うために，結合剤中に含侵させることができる。このような技術は，例えば，事後的にデバウンド及び焼結させるグリーンパーツを製造する上で特に重要であり得る。
【００７２】
造形材料102は，熱溶解積層プロセスにおける押出しに適した任意の形状又は寸法とすることができる。例えば，造形材料102は，加熱及び圧密のためのペレット形態又は粒子形態とすることができる。代替的に，造形材料102は，押出しプロセスのために供給される（例えばスプール上の）ワイヤ又はビレット等で構成することもできる。より一般的に，加熱及び押出しのために好適に使用し得る任意の幾何学的形状を，本願で想定する造形材料102の形状ファクターとして使用することができる。そのような形状ファクターは，結合されていないバルク形状，例えば球状，楕円状又は副レーク状の粒子や，連続供給形状，例えばロッド，ワイヤ又はフィラメントを含むことができる。粒状材料を使用する場合，粒子は，加熱及び押出しに適した任意の寸法とすることができる。例えば，粒子の平均粒径は，約1 μm及び約100 μmの間，例えば，約5 μm及び約80 μmの間，約10 μm及び約60 μmの間，約15 μm及び約50 μmの間，約15 μm及び約45 μmの間，約20 μm及び約40 μmの間，又は約25 μm及び約35 μmの間とすることができる。例えば，一実施形態において，粒子の平均粒径は，約25 μm及び約44 μmの間とする。他の実施形態において，より小さい粒子，例えばナノメートルレンジの粒子，又はより大きな粒子，例えば100 μmを超える粒子を更に又は代わりに使用することもできる。
【００７３】
本明細書に記載するように，造形材料102は金属を含むことができる。金属は，アルミニウム，例えば元素アルミニウム，アルミニウム合金，あるいはセラミックス又は酸化物などの非金属材料を含むアルミニウム複合材を含むことができる。金属は，更に又は代わりに鉄を含むこともできる。例えば，金属は，鋼，ステンレス鋼等の合金鉄，又は他の適当な合金を含むことができる。金属は，金，銀又はこれらの合金を更に又は代わりに含むこともできる。金属は，少なくとも１種の超合金，ニッケル（例えばニッケル合金），チタン（例えばチタン合金）等を更に又は代わりに含むこともできる。また，他の材料を更に又は代わりに使用することも可能である。
【００７４】
本明細書において，「金属」との用語は，均一な金属組成物及びその合金の両者，並びに，改質剤，充填剤，着色剤，安定化剤，補強剤等の添加材料を指す場合がある。例えば，幾つかの実施形態において，構造的一体性を補強するための支持材料として，構造非金属材料（例えば，プラスチックファイバ，グラスファイバ，カーボンファイバ等）を埋設することができる。非晶質金属に対する非金属添加剤は，非晶質金属のガラス転移点又は他の低粘度温度（例えば，ガラス転移点と融点との間の温度）に適合する融点に基づいて選択することができる。非金属支持材料の存在は，多くの製造要件に照らして，例えば，造形材料が長い非支持領域に亘って配置されるブリッジ部を延長できる点において，有利であり得る。更に，本願で想定するシステム及び方法を使用して，他の非金属支持材料，例えば犠牲支持材料を堆積させて有用性を高めることもできる。例えば，造形金属材料の温度範囲（即ち，ガラス転移点と融点との間）に適合する高い融点を有する水溶性支持構造を，印刷された製品に含ませることができる。
【００７５】
本明細書に記載するプリンタ101は，第１材料（例えば，バルク金属ガラス又は他の造形材料）を押出すための第１ノズルと，第２材料（例えば，補強剤が添加された熱的整合性を有するＢＭＧ）を押出すための第２ノズルとを含むことができる。第２材料は，補強することができる。これにより第２材料は，例えば，押出し温度下で十分な引張強度及び剛性を有し，第２ノズルと物体の凝固部分との間の構造パスを，非支持架橋操作の間に維持し得るものとなる。第２材料として，他の材料を更に又は代わりに使用することもできる。例えば，第２材料は，充填層，支持層，分離層等のための熱的整合性を有するポリマーを含むことができる。他の態様において，第２材料は支持材料を含むことができ，例えば，第１材料を押出すための温度ウィンドウ内の温度又はその近傍温度である高い融点を有する水溶性支持材料を含むことができる。利用可能な溶解性材料は，塩，又は本願で想定する押出に適した温度特性及び機械的特性を有する他の水溶性材料を含むことができる。
【００７６】
一態様において，造形材料102は，ビレット又は他の分散ユニットとして（１つずつ）中間チャンバに供給することができる。この中間チャンバは，造形材料102を造形チャンバ116内に，そして引き続く加熱及び堆積のために供給するものである。更に又は代わりに，造形材料102は，造形チャンバ116内の真空環境と直接的又は間接的に結合可能な真空環境を有するカートリッジ等に収めることもできる。他の態様において，造形材料102の連続供給体，例えばワイヤ等を，真空ガスケットを通して造形チャンバ116に連続的に供給することもできる
【００７７】
以下の記載は造形金属材料について強調するものであるが，以下の方法及びシステムは他種の材料についても有用である。即ち，本明細書における「造形材料」とは，他の付加製造材料，特に熱溶融積層に適した付加製造材料を含む用語と解すべきである。これには，例えば，アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ），ポリ乳酸（ＰＬＡ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又は他の適当なポリマー等が含まれる。他の態様において，造形材料102は，最終的な金属物体とするためにデバウンド及び焼結が可能なグリーンパーツの素材として適当な，金属粉末等を添加した結合剤を含むことができる。このような材料の何れも，特段の理由のない限り，「造形材料」の範囲に含まれる。
【００７８】
駆動システム104は，液化システム106内への造形材料102の連続的又は割出し的に供給するために適当な歯車機構や圧縮ピストン等を含むことができる。一態様において，駆動システム104は，平歯車等の歯車機構を有する。この平歯車の歯は，造形材料における対応する特徴部，例えば突条，ノッチ，あるいは他の凹凸デテントと噛合う形状を有する。他の態様において，駆動システム104は，造形材料と変形係合する，加熱された歯車機構又はねじ機構を使用することができる。即ち，一態様において，金属ＦＦＦプロセス用のプリンタは，金属（例えば，ＢＭＧ）を押出しのためにガラス転移点と融点との間の温度まで加熱し，歯車を加熱して金属と係合させ，これを変形させながらノズル110に向かう供給パスに沿って駆動する構成とすることができる。他の態様において，駆動システム104は複数のステージを含むことができる。第１ステージにおいて，駆動システム104は，材料を加熱してねじ部又は他の特徴部を形成し，これにより材料を積極的に把持して牽引力を作用させる構成とすることができる。次のステージにおいて，これらの凹凸部と噛合う歯車等を使用して，造形材料を供給パスに沿って前進させることができる。
【００７９】
他の態様において，駆動システム104は，造形材料のロッド又はビレット等よりなるユニットを液化システム106まで前進させるためのベローズ，又は伸縮可能なプレスを使用することができる。同様に，圧電駆動装置又はリニアステッパを使用して造形材料のユニットを，不連続工程における離散的な機械的増分をもって割り出し的に前進させることもできる。
【００８０】
液化システム106は，造形材料（例えばＢＭＧ）をガラス転移点と融点との間のウィンドウ内の温度まで加熱するための各種技術を適用することができ，これらの温度は合金毎に異なるものである。次に，造形材料を，堆積プロセス又は他のプロセスによる成形中又は成形後に急冷して，結晶構造の生成を防止する。この態様において，長時間に亘る高温は結晶化を生じさせる可能性があり，長時間の留置は回避すべきである点に留意されたい。結晶化を生じさせることなく造形材料をガラス転移点（Tg）と融点（Tm）との間の処理温度ウィンドウ内に維持する時間的長さは，合金固有の結晶化挙動に依存する。
【００８１】
任意数の加熱技術又は加熱システムを適用することができる。一態様において，造形材料102を液化するために電気的技術，例えば誘導加熱又は抵抗加熱を効果的に適用することができる。即ち，例えば，液化システム106は，造形材料102周りのチャンバをTg-Tmウィンドウ内の温度まで誘導加熱又は抵抗加熱するための誘導加熱システム又は抵抗加熱システム等の加熱システムを含むことができ，電気エネルギの印加により造形材料自体を直接的に加熱するための誘導加熱システム又は抵抗加熱システム等の加熱システムを含むこともできる。ＢＧＭは，導電性の金属材料であるため，接触法（例えば，通電による抵抗加熱）又は非接触法（例えば，外部電磁石を使用して材料中に渦電流を発生させる誘導加熱）により，電気的に加熱することができる。造形材料102を直接加熱する場合，造形材料102の形状及び寸法についてのモデル化を行って電気的な誘導加熱をより良好に制御可能とするのが有用であり得る。モデル化は，造形材料102の形状，寸法，重量等の予測データ又は実測データ，並びにバルク電磁特性に関する情報を含むことができる。
【００８２】
言うまでもなく，磁力を他の方法で使用して，本願で想定する製造プロセスを支援することもできる。例えば磁力を特に鉄鋼に印加して，造形材料102のパスを制御するための力を作用させることもできる。これは，経過的なシナリオにおいて，例えば，ＢＭＧを融点よりも高い温度まで加熱して，物体と支持構造との間の界面における結晶化を促進させる場合に，特に有用であり得る。このような場合，溶解金属を所望の層領域内に効果的に保持するために，磁力により表面張力を補足することができる。
【００８３】
造形材料102の抵抗加熱を容易とするため，造形材料102の供給路内で，材料を通過する回路を形成する適切な位置に少なくとも１つ接触パッド又はプローブを配置することができる。また，誘導加熱を容易とするためには，供給路に隣接する適切な位置に少なくとも１つ電磁石を配置し，その作動を制御システム118により制御して渦電流を発生させることにより，造形材料102を内的に加熱することができる。一態様において，これら技術の両者を同時に使用することにより，造形材料102内において，より厳密に制御され，又はより均一に分布させた電気加熱を行うことができる。プリンタ101は，結果的に生じた加熱を各種の手法でモニタリングする構成とすることもできる。例えば，プリンタ101は，誘導回路又は抵抗回路に供給された電力をモニタリング可能とすることができる。また，プリンタ101は，更に又は代わりに，造形材料102又は周辺環境の温度を任意数の測定位置において測定する構成とすることもできる。他の態様において，例えば，ノズル110又は供給路における他の部分を通して造形材料102を前進させるのに必要とされる力の大きさを，造形材料102の粘度の代表値として測定することにより造形材料102の温度を推定することができる。より一般的に，造形材料102の粘度又は温度を測定し，かつ，これに応じて印加される電気エネルギを制御するための任意の技術を適用して，本願で想定する金属ＦＦＦプロセスのための液化を制御可能とすることができる。
【００８４】
更に又は代わりに，液化システム106は，造形材料102をTg-Tmウィンドウ内の温度まで加熱するための他の任意の加熱システムを含むこともできる。これには，例えば，化学的加熱，燃焼，レーザ加熱又は他の光学的加熱，放射加熱，超音波加熱，電子ビーム加熱等により，加熱を局所的又は全体的に強化する技術が含まれる。
【００８５】
一態様において，プリンタ101は，製造の間に物体112周りに堆積させて物体の一部又は全部を形成する非晶質金属粉末を制御下で供給するためのシステムを備えることができる。この金属粉末は，隣接粒子と結合させるに十分ではあるが，材料を結晶化の生じない温度まで加熱昇温させるものである。この技術は，例えば，粉末化された非晶質合金から物体全体を製造するために使用可能である。また，この技術は，例えば，造形チャンバ内で製造された２つ又はそれ以上の物体を機械的に結合するためのメカニズム，あるいは別個の熱溶解プロセスの実行前，実行中又は実行後に特徴部を付加するためのメカニズムを提供することにより，熱溶解積層プロセスを増強するものである。
【００８６】
液化システム106は，剪断機構を含むことができる。剪断機構は，造形材料102が加熱される際に，特に加熱が融点に近づく際，又は造形材料102が長時間に亘って高温に維持される場合に，結晶化を防止する造形材料102内に剪断力を発生させる構成とすることができる。剪断機構には，各種の技術を採用することができる。一態様において，バルク媒体を液化装置106への供給路に沿って供給される際に軸線方向で回転させることができる。他の態様において，少なくとも１つ超音波変換器を使用して，加熱された材料内に剪断力を発生させることができる。同様に，加熱された媒体中にスクリュー，ポスト，アーム又はその他の物理的素子を配置し，これを回転又は他の態様で作動させて，加熱された材料を混合することもできる。
【００８７】
ロボット108は，造形材料102を押出して造形材料から物体112を製造する間，物体のコンピュータモデルに基づいてノズル119を造形プレート114に対して三次元経路に沿って移動させるのに適当な任意のロボット部品を含むことができる。各種のロボットシステムが当業界において既知であり，本願で想定するロボット108として好適に使用することができる。例えば，ロボット108は，造形チャンバ116内でｘ軸，ｙ軸及びｚ軸に沿って個別的に移動させるための多数のリニア制御を使用するデカルト座標系ロボット又はx-y-zロボットシステムを含むことができる。更に又は代わりに，適切に構成されている場合には速度及び剛性に関して顕著な利点を提供し，かつ，固定モータ又は駆動素子を簡便に設計可能とするデルタ型ロボットを効果的に使用することもできる。他の構成，例えばダブルデルタ型又はトリプルデルタ型ロボットによれば，多重リンクを使用する運動範囲を拡張することができる。より一般的に，ノズル110を造形プレート114に対し，特に真空等の環境下において，制御下で位置決めするのに適した任意のロボットを使用することができる。これには，造形室116内における作動，操作及び移動に適した任意の機構又は機構の組み合わせが含まれる。
【００８８】
ロボット108は，少なくとも１つノズル110及び造形プレート114の移動を制御することにより，ノズル110を造形プレート114に対して位置決めする構成とすることができる。例えば，一態様において，ノズル110をロボット108に作動結合し，ロボット108によりノズル110を位置決めする構成とする。更に又は代わりに，造形プレート114をロボット108に作動結合し，ロボット108により造形プレート114を位置決めする構成とすることもできる。あるいは，これらの技術を組み合わせ，例えばノズル110をｚ軸制御のために昇降させると共に造形プレート114をｘ−ｙ面内で移動させてｘ軸及びｙ軸制御を行う構成とすることもできる。そのような実施形態の幾つかにおいて，ロボット108により造形プレート114を少なくとも１つ軸線に沿って移動させ，及び／又は造形プレート114を回転させる構成とすることもできる。
【００８９】
言うまでもなく，少なくとも１つ軸線に沿う制御された直線運動，及び／又は少なくとも１つ軸線周りでの制御された回転を行わせるための各種の配置や技術が当業界において既知である。例えば，ロボット108は，造形チャンバ116内でノズル110又は造形プレート114の位置を個別的に制御するための多数のステップモータを含むことができる。より一般的に，ロボット108は，非限定的な意味合いで，ステップモータ，エンコードＤＣモータ，歯車，ベルト，プーリ，ウォーム歯車，ネジ等の各種組み合わせを含むことができる。ノズル110又は造形プレート114の制御された位置決めに適当な，そのような任意の組み合わせを，本願で想定する付加製造システム100と共に使用することができる。
【００９０】
ノズル110は，駆動システム104により推進され，液化装置106により加熱された造形材料102を押出すための少なくとも１つノズルを含むことができる。ノズル110は，異種の材料を押出すための多数のノズルを含むことができ，例えば第１ノズル110により造形金属材料を押出すと共に第２ノズルにより，物体112におけるブリッジ部，オーバーハング部及びその他の構造特徴部を支持する支持材料を押出す構成とすることができる。このような特徴部は，造形金属材料では製造の設計原則に違背しかねないものである。他の態様において，ノズル110の１つは，熱的に整合させたポリマー，及び／又は引張強度を高めるため，又は他の機械的特性を向上するためのファイバが添加された材料を堆積させる構成とすることができる。
【００９１】
一態様において，ノズル110は，本願で想定する少なくとも１つ超音波変換器を含むことができる。この文脈において，超音波変換器は各種目的のために効果的に適用することができる。一態様において，超音波エネルギによりノズル110の内面に対する金属（例えば，ＢＭＧ）の接着を抑制して押出しを容易とすることができる。他の態様において，超音波エネルギを使用して，印刷された媒体における先行層上のパッシベーション層を破壊することにより，例えば，パッシベーション層を介在させない金属層の直接結合に基づいて，より良好な層間接着を達成することが可能である。一態様において，金属ＦＦＦプリンタのノズルは，ノズルに対する接着を抑制して押出しを改善すると同時に，目標媒体における先行層上のパッシベーション層を破壊して層間接着を改善するように作動させ得る超音波変換器を含むことができる。
【００９２】
他の態様において，ノズル110は，ノズル110の温度を直接制御するための誘導加熱素子，抵抗加熱素子等を含むことができる。そのような加熱素子は，プリンタ101を通しての供給路に沿う，より一般的な液化プロセスを強化するため，例えば造形材料の温度をTm及びTgの間に維持するために使用することができ，また，より特定の機能のため，例えば造形材料102をTmよりも高い温度まで加熱して液状とすることによって印刷ヘッドの詰まりを解消するために使用することができる。この液体状態において体積を制御することは困難又は不可能であるが，このような加熱は，ノズル110をリセットするための便利な技術を提供するものであり，その際により厳格な物理的処理，例えば真空ポンプの分解のための取り外し，掃除及び損傷部品の交換等は不要である。
【００９３】
他の態様において，ノズル110は，媒体をノズル110から押出される際に冷却するための入口ガス，例えば不活性ガスを吐出する構成とすることができる。より一般的に，ノズル110は，バルク金属ガラス又は他の造形材料102がノズル110から押出される際，造形材料102に冷却流体を供給するための適宜の冷却システムを含むことができる。このガスジェットは，例えば，押出された材料を直ちに強化することにより，拡張されたブリッジ部，より大きなオーバーハング，並びに，さもなければ支持構造体を下側に配置する必要のあったような他の構造部を形成可能とすることができる。
【００９４】
他の態様において，ノズル110は，堆積させた材料層を平坦化させると共に圧力を作用させて，その材料層を下側層に結合するための少なくとも１つ機構を含むことができる。例えば，ノズル110の下流側で，造形チャンバ116のｘ−ｙ面を通る通路に沿って，堆積させた（そして未だ柔軟な）堆積層を平坦化するための加熱されたニッピローラ，キャスタ等を配置することができる。更に又は代わりに，ノズル110は，押出物をノズル110により堆積させる際に追加的な成形を行い，又は押出物を拘束するための成形面又は平面部を一体化させることができる。ノズル110は，この工具による均質な成形及び平滑化を容易とするために，非接着材料（使用される造形材料102に応じて異なる場合がある）で被覆することができる。
【００９５】
一態様において，ノズル110は，リザーバと，リザーバ内の造形材料（例えば，金属又は合金）を液状又は押出し可能な状態に維持するためのヒータと，出口とを含むことができる。ノズル110の部品，例えばリザーバ及びヒータは，ハウジング等に内蔵することができる。
【００９６】
一態様において，ノズル110は，ノズル110から押出される造形材料102を機械的に制御するための機械的装置，例えばバルブ，計量孔を有するプレート，又は他の適当な機構を含むことができる。
【００９７】
ノズル110又はその一部は，例えば造形プレート114に対して，ロボット108（ロボット位置決めアセンブリ）により可動とすることができる。例えば，ノズル110は，物体112を形成するために造形材料（例えば，液体金属）を堆積させる間に，ロボット108により工具パスに沿って可動とすることができ，あるいは，ノズル110が静止状態にある間に造形プレート114を造形チャンバ116内で可動とすることができる。
【００９８】
複数のノズル110が設けられる場合，第２ノズルにより，各種の追加的な造形材料を効果的に供給することができる。そのような追加的材料には，異種又は同種の熱的特性（例えば，Tg, Tm）を有する別の材料（例えば別のＢＭＧ），多種材料印刷部を支持するように熱的整合させたポリマー（例えば，ＢＭＧの粘度ウィンドウの下限値側に対応するガラス転移点を有するポリマー），又はその他の金属及び合金が含まれる。一態様において，２つ以上のノズル110により，それぞれ異なる過冷却領域を有する２種以上の異なる金属（例えば，ＢＭＧ）を押出す構成とすることができる。より低い過冷却領域を有する材料は支持材料用として，また，より高い過冷却領域を有する材料は物体112の形成用として，それぞれ使用することができる。この場合，（物体112内における）より熱くて高温の材料を，より低温の支持材料よりなる下側層上に堆積させると，より低温の材料がこれら二層間の界面で溶解及び／又は結晶化を生じ，これにより界面がより脆弱化され，機械的力を作用させることによって容易に除去可能となる。便宜的に，下側支持構造のバルク形態は，一般的にはこの表面加熱により結晶化することがないので，支持構造はそのバルク形態を維持することができ，脆弱化された界面で単一片として除去することができる。制御システム118は，これら異種造形材料の交互使用を制御して，支持構造113及び物体112間に本来的に脆弱な界面層を形成する構成とすることができる。従って，一態様において，本明細書で開示されるプリンタは，第１過冷却領域を有する第１バルク金属材料を使用して支持構造層を製造し，かつ，第１過冷却領域よりも高い最低温度及び／又は温度範囲を有する第２バルク金属材料を使用して，支持構造層上に物体層を製造するものである。
【００９９】
即ち，上述したように，幾つかの実施形態において三次元プリンタ101は，第２バルク金属ガラスを押出すための第２ノズル110を含むことができる。第２ノズル110は，任意数の他の有用な材料を押出すために使用することができ，これにはワックス，第１ノズルで使用する第１次量とは異なる第２金属，ポリマー，セラミクス，又は他の適当な材料が含まれる。制御システム118は，例えば，第１及び第２ノズルを互いに独立させて同時に作動するように，あるいは第１材料，第２材料又はこれらの両者を含む層を形成するのに他の適当な態様で作動する構成とすることができる。
【０１００】
物体112は，本願で想定する技術を適用して製造するのに適当な任意の物体で構成することができる。これには，機械部品等の機能的物体，彫像等の美的物体，あるいは造形チャンバ116及び造形プレート114の物理的制約条件に適合する他の任意の物体又は物体の組み合わせが含まれる。大きなブリッジ部やオーバーハングは，材料をその上に堆積し得る下側の物理的表面がないため，ＦＦＦを直接的に使用して製造することはできない。このような場合，対応する特徴部を支持するために支持構造113を，好適には溶解性又は他の態様で容易に除去し得る材料で製造することができる。
【０１０１】
造形プレート114は，堆積させた材料又はノズル110からの他の材料を受けるのに適当な任意の表面又は物質で構成することができる。造形プレート114の表面は，実質的に平坦な剛性面とすることができる。一態様において，造形チャンバ116の温度又は，その上で物体112が製造される表面の温度を制御するため，造形プレート114は，例えば抵抗的又は誘導的に加熱することができる。これにより，例えば，接着が改善され，熱的に誘発され得る変形又は欠陥が防止され，製造された物体内部における応力緩和が容易となる。他の態様において，造形プレート114は，変形可能な構造又は表面で形成することができ，曲げ変形又は他の様式での物理的変形により，その上で形成された剛性物体112を分離することができる。造形プレート114は，回路パスを形成する接点も含むことができる。この回路パスは，物体112と，ノズル110から押出される造形材料102との間の界面，あるいは物体112自体の内的オーム加熱を行うためのものである。
【０１０２】
造形プレート114は，位置決めアセンブリ（例えば，ノズル110を位置決めするのと同一の，又は異なるロボット）等により，造形チャンバ116内で可動とすることができる。造形プレート114の移動方向は，例えばｚ軸に沿う方向（即ち，上下方向，又はノズル110に対する接近・離間方向），ｘ−ｙ面に沿う方向（即ち，一側から他側に向かう方向，例えば工具パスを形成するパターン，又はノズル110の移動と連携して，物体112を製造するための工具パスを形成するパターンの方向），あるいはこれらを組み合わせた方向とすることができる。一態様において，造形プレート114は回動可能である。
【０１０３】
造形プレート114は，造形プレート114の少なくとも一部の温度を維持又は調整するための温度制御システムを含むことができる。温度制御システムは，その全部又は一部を造形プレート114内に埋設することができる。温度制御システムは，非限定的な意味合いで，ヒータ，クーラ，ファン，ブロワの内の１つ又は複数を含むことができる。実施形態において，温度は，金属製，従って導電性の印刷部を誘導加熱することにより制御することができる。
【０１０４】
一般論として，造形チャンバ116は造形プレート114及びノズル110を収めるものであり，物体112を造形プレート114上でバルク金属ガラス又は他の造形材料から製造するのに適当な造形環境を維持する。造形環境には，真空環境，酸素枯渇環境，加熱環境及び不活性ガス環境等が含まれる。造形チャンバ116は，造形プレート114及び物体112と，造形チャンバ116内において物体112を製造するために使用されるプリンタ101の部品とを収めるのに適当な適宜のチャンバで構成することができる。
【０１０５】
プリンタ101は，造形チャンバ116に結合されて造形チャンバ116内に真空を生成するように作動させ得る真空ポンプ124を含むことができる。多様な真空ポンプが当業界において既知であり，本願で想定する真空ポンプ124をして使用することができる。造形チャンバ116は，真空ポンプ124等の装置により脱気して製造のための真空環境を生成可能な環境封鎖ャンバで構成することができる。これは，酸素がパッシベーション層を形成して本願で想定する熱溶解積層プロセスにおける層間結合を弱める場合に，特に有用であり得る。造形チャンバ116には，ハーメチックシール，気密シール，又は他の環境シールを施すことができる。環境シールされた造形チャンバ116は，制御された態様で酸素が除去され，又は少なくとも１種の不活性ガスが充填されて安定な造形環境を生成する構成とすることができる。即ち，例えば造形チャンバ116は，少なくとも１種の不活性ガス，例えば加熱されたバルク金属ガラス又はプリンタ101により使用される他の造形材料とは殆んど反応しないアルゴン等のガスで実質的に充満させることができる。環境シールは，例えば造形容積から外部環境への，又はその逆方向での過度の熱伝達を防止する熱的シールを含むことができる。更に又は代わりに，造形チャンバ116は，造形チャンバ116を加圧するための圧力シール，例えば環境酸素等の浸透に対する正圧加圧手段を含むことができる。造形チャンバ116のシールを維持するため，造形チャンバ116のエンクロージャにおける開口部，例えば造形材料供給用又は電子回路用の開口部等は，対応する適当なシールを含むことができる。
【０１０６】
幾つかの実施形態において，酸素ゲッタ等よりなる環境制御素子を支持構造内に配置し，これにより酸素等のガスの局所的除去を行うことができる。これら技術の幾つかは造形チャンバ換気の必要性を軽減するものであるが，換気が必要とされる場合には，チャコールフィルタ等のエアフィルタを使用して，造形チャンバ116から排出されるガスを効果的にろ過することができる。
【０１０７】
少なくとも１つ受動的又は能動的な酸素ゲッタ126，あるいは他の同様な酸素吸収材料又はシステムを造形チャンバ116内で使用することにより，自由酸素を吸収することができる。酸素ゲッタ126は，例えば，造形チャンバ116の内面又は造形チャンバ内に置かれた別の物体を被覆する反応剤を含むことができる。この反応剤は，吸着性の残留ガス分子と結合することにより真空を完成させ，かつ維持するものである。一態様において，酸素ゲッタ126は，酸素と優先的に反応する適宜の各種材料，例えばチタン，アルミニウム等を基材とする材料を含むことができる。他の態様において，酸素ゲッタ126は，化学的エネルギ源，例えば燃焼ガス，ガストーチ，触媒ヒータ，ブンゼンバーナ，あるいは酸素を環境から駆逐するように反応する化学的及び／又は燃焼源を含むことができる。潜在的に有害なCOを放出することなく，この目的のために好適に使用可能な各種の低CO及びNOx型の触媒バーナが既知である。更に又は代わりに，酸素ゲッタ126は，酸素フィルタ，電気化学的酸素ポンプ，カバーガスサプライ，エアサーキュレータ等を含むことができる。実施形態において，造形チャンバ116からの酸素除去は，以下の操作の少なくとも１種，即ち：造形チャンバ116での真空生成；造形チャンバ116への不活性ガス供給；造形チャンバ116内への酸素ゲッタ126の配置；造形チャンバ116に対する電気化学的酸素ポンプの使用；造形チャンバ116内での酸素フィルタ（多孔質セラミックフィルタ等）を通しての空気循環；を含むことができる。
【０１０８】
一態様において，酸素ゲッタ126，より一般的にはガスゲッタは，ノズルの１つを使用することにより，支持材料として堆積させることができる。これは，新たな製造ラン毎のガスゲッタの交換を容易とし，製造された物体上に新たな材料を堆積させる際にパッシベーションガスをより局所的に除去するためにガスゲッタを印刷された媒体の近傍に有利に配置可能とする。更に又は代わりに，酸素ゲッタ126は，造形プロセスの間に別の材料として堆積させることもできる。即ち，一態様において，金属から三次元物体を製造するためのプロセスは，三次元物体周りのパッシベーションガスの除去剤を含む物理的な隣接構造（三次元物体に直接接触する場合，及び接触しない場合の両者を含む）の同時製造を含む。他の技術を同様に使用して，造形チャンバ116内における環境の反応性を制御することもできる。例えば，造形チャンバ116に不活性ガスを充満させて酸化を防止することができる。
【０１０９】
造形チャンバ116は，造形チャンバ116の容積（造形容積）の少なくとも一部の温度を維持又は調整するための温度制御システム128を含むことができる。温度制御システム128は，非限定的な意味合いで，ヒータ，クーラ，ファン，ブロワの少なくとも何れかを含むことができる。温度制御システム128は，造形チャンバ116内で所要に応じて熱を伝達するための熱交換媒体として，流体等を使用することができる。更に又は代わりに，温度制御システム128は，造形チャンバ116内における空気を移動（例えば循環）させることにより，造形チャンバ116内における温度を均一化し，あるいは熱を移動させることができる。
【０１１０】
温度制御システム128は，少なくとも１つ能動的デバイス，例えば電流を熱に変換する抵抗素子，印加される電流に応じて加熱又は冷却を行うペルチエデバイス，あるいは他の熱電気的加熱及び／又は冷却デバイスを含むことができる。これは，本願で想定する何れの温度制御システム（例えば，液化システム106の温度制御システム又は造形プレート114の温度制御システム）についても同様である。即ち，ここで論ずる温度制御システムは，プリンタ101の部品を加熱するためのヒータ，プリンタ101の部品を積極的に冷却するためのクーラ，又はこれらの組み合わせを含むことができる。また，温度制御システムは，制御システム118と通信接続して，制御システム118によりプリンタ101の部品に対して制御下で与熱又は除熱を行う構成とすることができる。更に，温度制御システムは，プリンタ101の部品の内部又は近傍に配置された積極的冷却素子を含むことにより，プリンタ101の部品を制御下で冷却する構成とすることができる。他の各種技術を使用してプリンタ101の部品を制御し得ることは，言うまでもない。例えば，温度制御システムは，その内部における真空チャンバ等で構成される冷却装置又はガス加熱装置を使用することができる。このような真空チャンバは，必要に応じて急速加圧してプリンタ101の部品を加熱し，又は減圧してプリンタ101の部品を冷却することができる。別の例として，造形プロセスの実行前，実行中又は実行後に，プリンタ101の部品に対して加熱ガス流又は冷却ガス流を作用させることができる。プリンタ101の部品の温度制御に適当な装置又は装置の組み合わせの何れも，本明細書で開示する温度制御装置として使用することができる。
【０１１１】
造形チャンバ116用の温度制御システム128，液化システム106用の温度制御システム，並びに造形プレート114用の温度制御システムは，（例えば，システム118の一部として，又は他の態様で制御システムと通信接続して）単一の温度制御システムに統合し，あるいは別個で独立した温度制御システムで構成することができる。即ち，例えば，加熱造形プレートや加熱ノズルは，造形チャンバ116の加熱に寄与し得るものであり，造形チャンバ116用の温度制御システム128の一部を構成することができる。
【０１１２】
更に又は代わりに，造形チャンバ116は造形チャンバ116の容積の少なくとも一部の圧力を維持し，又は調整するための圧力制御システムを含むことができる。そのために圧力制御システムは，例えば，外気圧力に対して圧力を増加させて加圧造形チャンバ116を形成し，又は外気圧力に対して圧力を減少させて真空造形チャンバ116を形成することができる。上述したように，真空造形チャンバ116には，酸素ゲッタ，又は造形チャンバ116からのガス駆逐に資するその他の手段を統合することができる。同様に，加圧造形チャンバ116を使用する場合，造形チャンバ116に加圧不活性ガスを充満させることにより，制御された製造環境を生成することができる。
【０１１３】
金属から製造された物体は，比較的に重量があり，取り扱いが困難となる場合がある。この問題に対処するため，製造された物体を造形チャンバ116から持ち上げ可能とするリフトテーブル又は他のリフト装置を使用することができる。また，特に造形チャンバ116が高温に加熱され，加圧皿，又は減圧された環境，より一般的には外気環境に対する直接露出に不適当な環境を維持する場合に，造形チャンバ116から印刷された物体を搬出するための中間チャンバを設けることができる。
【０１１４】
一般論として，制御システム118は，プリンタ101の作動を制御するためのコントローラ等を含むことができる。コントローラは，例えばコンピュータ実行可能コードにより設定され，当該コードに基づき，物体112を造形プレート114上でバルク金属ガラス又は他の適当な造形材料102から製造するために，加熱システム（液化システム106等），駆動システム（駆動システム104等）及びロボットシステム（ロボット108等）を制御可能な構成とすることができる。制御システム118は，付加製造システム100における他の部品と結合してその機能を協調制御することにより，造形材料102から物品112を製造可能とすることができる。例えば，制御システム118は，ノズル110及びロボット108と作動結合することができる。制御システム118は，ノズル110の特性，例えば造形材料の堆積速度，造形材料の体積量を制御可能とすることができる。また，制御システム118は，ロボット108の機能，例えばノズル110及び造形プレート114の少なくとも一方の相対的な位置決め及び移動を制御可能とすることもできる。
【０１１５】
一般論として，制御システム118は，付加製造システム100の構成要素の作動を制御すべく操作可能とすることができる。その制御対象には，ノズル110，造形プレート114，ロボット108，各種の温度及び圧力制御システム，並びに，物体112を記述する三次元モデルに基づいて物体112を造形材料102から製造するための，本明細書に記載する付加製造システム100におけるその他の部品が含まれる。制御システム118は，本明細書に記載する付加製造システム100における各種部品を制御するのに適当なソフトウェア及び／又はハードウェアの任意の組み合わせを含むことができる。そのような組み合わせには，非限定的な意味合いで，マイクロプロセッサ，マイクロコントローラ，用途特化型集積回路，プログラム可能ゲートアレー，その他適宜のデジタル及び／又はアナログ部品，並びにこれらの組み合わせや，制御信号，電力信号，センサ信号等を送受信するための入出力が含まれる。一態様において，制御システム118は，十分なン演算能力を有するマイクロプロセッサ又はその他の信号処理回路を含むことにより，オペレーティングシステムの実行等の関連機能を提供し，グラフィカル・ユーザ・インターフェースを（例えば制御システム108又はプリンタ101に接続されたディスプレーに）提供し，三次元モデル122を工具への指令に変換し，ネットワーク経由での通信のためのネットワークインターフェースを介してサーバ又はその他のホスト遠隔ユーザ及び／又はアクティビティを操作する構成とすることができる。
【０１１６】
制御システム118は，プロセッサ及びメモリ，その他のコプロセッサ，信号プロセッサ，入出力，デジタル−アナログ又はアナログ−デジタルコンバータ，例えばプリンタ101の作動を制御するための指令を提供することにより，プリンタ101で実行される製造プロセスを制御及び／又はモニタするのに有用なその他の処理回路を含むことができる。そのために制御システム118は，造形材料102の供給源，駆動システム104，液化システム106，ノズル110，造形プレート114及びロボット108，並びに，造形プロセスに関連するその他の計測又は制御機器，例えば温度センサ，圧力センサ，酸素センサ，真空ポンプ等に通信接続することができる。
【０１１７】
制御システム118は，物体112を三次元モデル122から製造させるためにプリンタ101に実行させるべきマシン可読コードを生成する構成とすることができる。他の態様において，マシン可読コードを，独立したコンピュータ装置164により三次元モデル122に基づいて生成させ，ローカルエリアネットワークや，インターネット等のインターネットワークを含むネットワーク160を介して制御システム118に送信することができる。制御システム118は，製造される物理的な物体を構造的又は美的観点から改善するための多くのステップを実行する構成とすることができる。例えば，制御システム118は，ノズル110が既存の堆積材料層上で移動する場合に，プラウイング，アイロニング，プレーニング等の技術を使用することにより，例えば材料を平準化し，パッシベーションを除去し，あるいは次の材料層のために現在の材料層を整備し，又は材料を最終形態に成形し，かつトリミングを行う構成とすることができる。ノズル110は，そのプラウイングを容易とするための非接着面を有することができ，また，ノズル110は加熱及び／又は振動させる（超音波変換器を使用する。）ことにより平滑性を改善することができる。一態様において，この表面整備プロセスは，初めに生成されるマシン可読コードに取り込むことができる。他の態様において，プリンタ101に堆積層を動的にモニタし，物体112を成功裏に完成させるために付加的な表面整備が必要又は有用であるか否かを層単位で決定する構成とすることができる。即ち，一態様において，プリンタ101は，金属ＦＦＦプロセスをモニタし，先行材料層が追加的な材料を受けるのに不適当である場合に，加熱状態又は振動状態の非接着性ノズルを使用して表面整備ステップを実行する構成とすることができる。
【０１１８】
制御システム118は，プロセスフィードバック信号として圧力又は流量を採用することができる。往々にして温度が金属造形における臨界的な物理量ではあるが，金属ＦＦＦプロセスの間に供給路を通じての金属温度を測定するのが困難な場合があり得る。しかしながら，しばしば造形材料102の延性により正確に推定することができる。バルク金属ガラスの延性は，供給路を通して材料を駆動するために必要とされる力に基づいて正確に測定することができる。従って一態様において，プリンタ101は，駆動システム104等により造形金属材料に作用させる力を測定し，その力（例えば，瞬間的な力）に基づいて造形材料102の温度を推定し，これに応じて液化システム106を制御して温度を調整する構成とされている。
【０１１９】
他の態様において，制御システム118は，支持材料と物体102との間の物理的界面を修正するための堆積パラメータを制御する構成とすることができる。例えば，支持構造113は典型的には物体112の造形材料とは異なる材料，例えばより柔らかい，又はより脆い材料で構成されるものであるが，バルク金属材料の特性は，同一の印刷媒体を使用する場合と同様な結果が得られるように修正することができる。例えば，ノズル110により与えられる圧力や液化温度等を，支持構造113全体に亘り，あるいは特に物体112と支持構造113との間の界面において制御することにより，機械的特性を変更することができる。例えば，層を有点近傍の，又は融点よりも高い温度で製造して，界面においてより脆い増工を形成することができる。即ち，一態様において，物体112の製造技術は，バル機金属ガラスを含む造形材料102から支持構造113を製造し，支持構造113の頂部層（又は物体112の底部層）を，造形材料102の結晶化を誘発するのに十分な温度で製造し，支持構造113の頂部層上において，ガラス転移点と融点との間の温度で物体112の底部層を形成するものである。他の態様において，パッシベーション層を誘発させて支持層と物体層の層間で酸化を誘発又は促進させることにより，層間結合を弱めることができる。
【０１２０】
一般論として，物体112の三次元モデル122はデータベースに蓄積することができる。そのデータベースには，制御システム118として使用されるコンピュータ装置におけるローカルメモリや，サーバ又は他の遠隔リソースを経由してアクセス可能な遠隔データベースや，制御システム118にアクセス可能なその他のコンピュータ可読媒体が含まれる。制御システム118は，ユーザ入力に応じて特定の三次元モデル122を検索し，対応する物体112を製造するためにプリンタ101が実行するマシン可読コードを生成する構成とすることができる。そのためには，例えば，ＣＡＤモデルをＳＴＬモデルに変換する場合における中間モデルや，その他のポリゴンメッシュ又はその他の中間表示を生成し，その中間データを処理することにより，プリンタ101で物体112を製造するためのマシン指令を生成することができる。
【０１２１】
作動にあたり，物体112の付加製造を準備するため，先ず，物体112の設計データをコンピュータ装置164に入力する。この設計データは，ＣＡＤファイル等に含まれる三次元モデル122で構成することができる。コンピュータ装置164は，本明細書で開示する任意のデバイスで構成することができ，一般的には自律的に，又はユーザにより作動させて，付加製造システムにおける他の部品を管理し，モニタし，通信させ，又は他の態様で相互作用させる任意のデバイスを含むことができる。これには，デスクトップコンピュータ，ラップトップコンピュータ，ネットワークコンピュータ，タブレット，スマートフォン，スマートウォッチ，又は本願で想定するシステムに参入させ得るその他任意のコンピュータ装置が含まれる。一態様において，コンピュータ装置164はプリンタ101と一体化させることができる。
【０１２２】
コンピュータ装置164は，本明細書に記載する制御システム118，又は制御システム118の部品を含むことができる。更に又は代わりに，コンピュータ装置164は，制御システム118を補完し，又は制御システム118に置き換わるものとして設けることができる。即ち，特段の理由のない限り，コンピュータ装置164の何れの機能も制御システムにより実行させることができ，その逆も同様である。他の態様において，コンピュータ装置164は，例えばネットワーク160経由で制御システム118に接続し，又はその他の態様で結合することができる。このネットワークは，コンピュータ装置164をプリンタ101の制御システム118に局所的に接続するローカルエリアネットワークにより，あるいはコンピュータ装置164を制御システム118に通信接続するインターネット等のインターネットワークにより構成することができる。
【０１２３】
コンピュータ装置164（及び制御システム118）は，本願で想定する付加製造システム100も管理に関連する機能及び処理タスクを実行するためのプロセッサ166及びメモリ168を含むことができる。プロセッサ166及びメモリ168は，本明細書に記載する形式，又は当業界において既知の形式とすることができる。一般的に，メモリ168は，本明細書に記載する各種ステップを実行するためにプロセッサ166により実行可能なコンピュータコードを含むことができる。また，メモリ168はデータ，例えば付加製造システム100における他の部品により生成されるセンサデータ等を更に蓄積することができる。
【０１２４】
プリンタ100における種々の個所には，少なくとも１つ超音波変換器130又は同様な振動部品を有利に配置することができる。振動変換器を使用すれば，例えば，ペレット，粒子等の媒体を，造形材料102のホッパーから駆動システム104に分配する際に振動させることができる。駆動システム104がスクリュードライブ又は同様な機構を含む場合，この態様での超音波攪拌によれば，ベレットを均一に分散させて詰まりや不整合な供給を防止することが可能である。
【０１２５】
他の態様において，超音波変換器130を使用して比較的高粘度の金属媒体，例えば加熱されたバルク金属ガラスの変形を促進し，ノズル110の高温側端部における加圧されたダイを通過させることができる。ノズル110と他の部品との間に少なくとも１つダンパや機械的デカップラを配置して，ノズル110内における振動を絶縁する構成とすることができる。
【０１２６】
製造プロセスの間，詳細なデータを収集して，その後の使用及び分析に供することができる。そのデータは，例えば，物体112の各層に生じる誤差又は変動等を特定するためのセンサ及びコンピュータビジョンシステムからのデータを含むことができる。同様に，トモグラフィー等を使用して，層間の界面を検出し，測定し，部分的な寸法を集計することができる。このデータを収集し，物体と共にエンドユーザに物体112のデジタルツイン140として伝送することができる。これにより，例えば，エンドユーザは，物体112の使用に対する変動や欠陥の影響度を評価することができる。空間的／幾何学的な分析に加えて，デジタルツイン140は，使用された材料の重量，印刷の時間，造形チャンバの温度変化等の集計データ等のプロセスパラメータを記録（ログ）すると共に，容積堆積率，材料温度，環境温度等，関心対象のプロセスパラメータの経時ログを含むことができる。
【０１２７】
また，デジタルツイン140は，例えば完成した物体112内におけるボクセル単位で，又は他の容積基準に基づいて，造形材料102の熱履歴を記録することができる。即ち，一態様において，デジタルツイン140は，物体112に取り込まれる造形材料に係る熱履歴の空間的で時間的なマップを蓄積することができる。このマップを使用すれば，例えば物体112内におけるバルク金属ガラスの結晶化状態を予測し，必要であれば製造の間に対応措置を開始させることができる。制御システム118は，この情報を製造の間に使用し，熱溶解積層システムの熱的パラメータを，熱履歴の空間的で時間的なマップに基づいて調整する構成とすることができる。
【０１２８】
プリンタ101は，カメラ150又はその他の光学装置を含むことができる。一態様において，カメラ150は，デジタルツイン140を生成し，又はデジタルツイン140のために空間データを提供するために使用することができる。より一般的に，カメラ150は，マシンビジョン機能を容易とし，又は製造プロセスの遠隔モニタリングを容易とすることができる。更に又は代わりに，カメラ150からのビデオ映像又は静止画像は，印刷プロセスを動的に補正するため，又は，例えば実際のプリンタ出力が予想出力から偏っている場合に，自動化された調整又は手動調整が必要である個所及び態様を可視化するために使用することもできる。また，カメラ150は，作動に先立ってノズル110及び／又は造形プレート114の位置を検証するために使用することができる。一般的に，カメラ150は，造形チャンバ116内に配置し，又は，例えばカメラ150がチャンバ壁場淫靡形成されている観察窓に整合する場合には，造形チャンバ116の外部に配置することができる。
【０１２９】
付加製造システム100は，少なくとも１つセンサ170を更に含むことができる。一態様において，センサ170は，例えば有線又は無線接続により（例えば，データネットワーク経由で），制御システム118に通信接続することができる。センサ170は，物体112の製造進捗状況を検出し，その製造進捗状況を表す信号を制御システム118に送信する構成とすることができる。制御システム118は，その信号を受信し，検出された物体112の製造進捗状況に応じて付加製造システム100の少なくとも1つのパラメータを調整する構成とすることができる。
【０１３０】
上述した少なくとも１つセンサ170は，非限定的な意味合いで，接触型表面形状測定装置，非接触型表面形状測定装置，光学センサ，レーザ，温度センサ，運動センサ，撮像装置，カメラ，エンコーダ，赤外線検出器，体積流量センサ，重量センサ，音響センサ，光センサ，物体の存否検出センサ等の１つ又は複数を含むことができる。
【０１３１】
上述したように，制御システム118は，センサ170に応動して付加製造システム100のパラメータを調整可能とすることができる。調整対象パラメータは，造形材料102の温度，造形チャンバ116（又は造形チャンバ116の容積の一部）に温度，及び造形プレート114の温度を含むことができる。
更に又は代わりに，パラメータは圧力，例えば造形チャンバ116内における大気圧を含むことができる。更に又は代わりに，パラメータは，造形材料と混合される添加剤，例えば補強剤，着色剤，脆化剤等の濃度を含むことができる。
【０１３２】
幾つかの実施形態において，制御システム118は（少なくとも１つセンサと協働して），付加製造システム100で使用される造形材料102を特定し，これに基づいて付加製造システム100のパラメータを調整する構成とすることができる。例えば，制御システム100は，造形材料102の温度，ノズル110の作動，造形プレート114及びノズル110の一方又は双方のロボットによる位置決め，並びに造形材料102の体積流量を調整可能とすることができる。そのような実施形態の幾つかにおいて，ノズル110は，例えば，造形材料102の導電率，造形材料102の種類，又はノズル110の出口径について検知した状態又は状況，並びにその他の有用な情報を表す信号を制御システム118に送信する構成とすることができる。また，制御システム118はその信号を受信し，これに応じて製造プロセスのパラメータを制御する構成とすることができる。
【０１３３】
一態様において，少なくとも１つのセンサ170は，バルク金属ガラス等の造形材料102の温度を体積的にモニタするためのセンサシステムを含むことができる。温度モニタリングは，適用可能である場合には，接触型又は非接触型の温度測定技術に基づく表面測定を含むことができる。更に又は代わりに，温度モニタリングは，造形材料102の供給路に沿う複数個所や，完成した物体内における造形材料102の内部温度についての推定を含むことができる。この収集情報を使用して，完成した物体112内における造形材料102の各ボクセルについての経時的な温度変化を含む熱履歴を形成することができる。また，その全ての情報は，後述するデジタルツイン140に蓄積し，熱的パラメータのプロセス制御のため，又は事後的なプロセスレビュー及び物体112分析のために使用することができる。
【０１３４】
付加製造システム100は，ネットワークインターフェース162を含み，又はネットワークインターフェース162に接続可能とすることができる。ネットワークインターフェース162は，制御システム118と，付加製造システム100におけるその他の部品を，データネットワーク160を介して遠隔コンピュータ（例えば，コンピュータ装置164）に通信接続するのに適当なハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含むことができる。非限定的な例示として，ハードウェアは，ＩＥＥＥ８０２.１１規格に基づく有線又は無線イーサネット接続用の電子回路や，その他の短距離又は遠距離無線通信ネットワーク部品等を含むことができる。その通信ネットワーク部品は，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は赤外線トランシーバ等の短距離データ通信ハードウェアを含むことができる。このデータ通信ハードウェアをローカルエリアネットワークに接続し，そのローカルエリアネットワークをインターネット等のワイドエリアデータネットワークに接続する構成とすることができる。更に又は代わりに，ＷｉＭＡＸ接続用又は移動体通信ネットワーク接続用（例えば，ＣＤＭＡ，ＧＳＭ，ＬＴＥ，あるいは他の適当なプロトコル又はプロトコルの組み合わせを使用する。）のハードウェア及び／又はソフトウェアを使用することもできる。これに対応して，制御システム118は，ネットワークインターフェース162が接続されるネットワーク160に対する付加製造システム100の接続を制御可能とすることができ，例えばネットワーク160に自律的に接続して印刷可能なコンテンツを検索し，あるいはプリンタ101の状況又は利用可能性についての遠隔リクエストに応答させることができる。
【０１３５】
上述したプリンタ101には，その他の有用な特徴を統合することができる。例えば，溶媒等の材料を物体112の特定の表面に製造の間に他起用することにより，例えばその特性を修正することができる。付加される材料は，例えば，特定の位置又はエリアにおける物体112の表面を意図的に酸化又はその他の態様で修正することにより，所望の電気的，熱的，光学的，機械的，又は美的特性を達成し得るものとする。この可能性は，テキストやグラフィック等の美的特徴や，ＲＦ信号のためのウィンドウとしての機能的特徴を付与するため，あるいは，解離支援用の解離層を設けるために使用し得るものである。
【０１３６】
印刷プロセスの完了後に，印刷された物体112を回収するため，及び／又は重い媒体を装入するために，ハンドリング装置を設けることができる。このハンドリング装置は，印刷された物体112を持ち上げるための機構（例えば，昇降テーブル）を含むことができる。ハンドリング装置の持ち上げ力は，空圧又は液圧レバー機構，あるいは他の適当な機械的システムにより発生可能とすることができる。
【０１３７】
幾つかの実施形態において，コンピュータ装置164又は制御システム118は，物体112の製造中に物体の一部を支持するための支持構造113を特定し，又は生成する構成とすることができる。一般的に，支持構造113は，製造の完了後に除去される犠牲構造である。そのような実施形態において，コンピュータ装置164は，製造される物体112，使用される材料，及びユーザインプットに基づいて，支持構造113を製造するための技術を特定可能とすることができる。支持構造113は，耐熱性ポリマーや，造形材料に対する結合の弱いその他の材料で製造することができる。他の態様において，支持構造113と物体112との界面を処理することにより，層間結合を弱めて解離支援部を容易に製造可能とすることができる。
【０１３８】
図２は，本明細書に記載するコンピュータ装置を含み得るコンピュータシステム200のブロック線図である。コンピュータシステム200は，ネットワーク202を介して外部装置204に接続可能とし得るコンピュータ装置210を含むことができる。一般的に，コンピュータ装置210は，本明細書に記載する何れかのコンピュータ装置，例えば本明細書に記載するコンピュータ装置及び制御システムの何れかで構成するか，又はこれを含む構成とすることができる。例示として，コンピュータ装置210は，本明細書に記載する何れかのコントローラを含むことができ（その逆も同様），あるいは本明細書に記載する何れかのコントローラ又はその他の装置と通信接続することができる。例えば，コンピュータ装置210は，デスクトップコンピュータワークステーションを含むことができる。更に又は代わりに，コンピュータ装置210は，プロセッサを有し，ネットワーク202経由で通信する任意の装置で構成することができる。このような装置としては，非限定的な意味合いで，ラップトップコンピュータ，パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ），タブレット，モバイルフォン，テレビジョン，セットトップボックス，ウェアラブルコンピュータ（例えば，時計，装身具，衣類），ホームデバイス等を例示することができる。更に又は代わりに，コンピュータ装置210はサーバを含み，又はサーバ上に配置される構成とすることができる。
【０１３９】
コンピュータ装置210は，本明細書に記載する何れかの装置又はシステムのため，あるいは本明細書に記載する何れかのステップを実行するために使用することができる。例えば，コンピュータ装置210は，本明細書に記載するコントローラ又は何れかのコンピュータ装置を含むことができる。一態様において，コンピュータ装置210は，ハードウェア（例えば，デスクトップコンピュータに含まれるハードウェア），ソフトウェア（例えば，バーチャルマシン等におけるソフトウェア），あるいはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含むことができる。コンピュータ装置210は，スタンドアローン型の装置，他のシステム又はデバイスに統合される装置，複数システムに亘って分散させたプラットフォーム，あるいはバーチャル環境下で作動させるバーチャル装置で構成することができる。例示として，コンピュータ装置は，三次元プリンタに，又は三次元ンプリンタ用コントローラに統合することができる。
【０１４０】
ネットワーク202は，上述した何れかのネットワーク，例えば，コンピュータシステム200への参入システムや装置間でデータ通信を行い，かつ情報を制御するのに適当なデータネットワーク又はインターネットワークを含むことができる。そのようなネットワークは，インターネット，プライベートネットワーク及び通信ネットワーク等よりなる公衆ネットワークを含むことができ，その通信ネットワークは，公衆交換電話網（ＰｕｂｌｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＰＳＴＮ），第３世代移動体通信技術（３Ｇ，ＩＭＴ-２０００等），第４世代移動体通信技術（４Ｇ，ＬＴＥ，ＭＴ-Ａｄｖａｎｃｅｄ，Ｅ-ＵＴＲＡ等）又はＷｉＭＡＸ-Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＩＥＥＥ １０２.１６ｍ），及び／又はその他の技術を含むことができる。また，各種の企業内エリア，都市エリア，キャンパスエリアその他のローカルエリアネットワークや企業ネットワークを，コンピュータシステム200内における参入システム間でのデータ搬送用としてのスイッチ，ルータ，ハブ，ゲートウェイ等と共に使用することもできる。なお，ネットワーク200は，データネットワークの組み合わせを含むことができ，必ずしも公衆ネットワーク又はプライベートネットワークに限定されるものではない。
【０１４１】
外部装置204は，ネットワーク202を介してコンピュータ装置210に接続される任意のコンピュータ又はその他の遠隔リソースで構成することができる。これは，印刷管理用のリソース，ゲートウェイ又はその他のネットワーク装置，コンピュータ装置210によりリクエストされるコンテンツ等を収める遠隔サーバ，ネットワーク記憶用の装置又はリソース，コンテンツ印刷用ホスト装置，あるいは，ネットワーク202を介してコンピュータ装置210に接続され得るその他のリソース又は装置を含むことができる。
【０１４２】
コンピュータ装置210は，プロセッサ212，メモリ214，ネットワークインターフェース216，データストレージ218，及び少なくとも１つ入出力デバイス220を含むことができる。コンピュータ装置210は，周辺機器222及びその他の外部入出力デバイス224を更に含み，又はこれらと通信接続される構成とすることができる。
【０１４３】
プロセッサ212は，本明細書に記載する何れかのプロセッサよりなり，一般的には，コンピュータ装置210又はコンピュータシステム200により実行される指令を処理可能な構成とすることができる。プロセッサ212は，シングルスレッドプロセッサ又はマルチスレッドプロセッサを含むことができる。プロセッサ212は，メモリ214又はデータストレージ218に蓄積されている指令を処理可能な構成とすることができる。
【０１４４】
メモリ214は，コンピュータ装置210又はコンピュータシステム200内に情報を蓄積可能な構成とすることができる。メモリ214は，揮発性又は不揮発性メモリ，あるいはその他のコンピュータ可読媒体を含むことができ，非限定的な意味合いで，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），フラッシュメモリ，読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），プログラム可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ），及び消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）及びレジスタ等を含むことができる。メモリ214は，プログラム指令，印刷指令，デジタルモデル，プログラムデータ，並びに，コンピュータ装置の作動を制御し，かつ，コンピュータ装置200をユーザのために機能を実行する構成と化するのに有用なその他のソフトウェア及びデータを蓄積する構成とすることができる。メモリ214は，コンピュータ装置210の作動の異なる態様のための多数のステージ及び形式を含むことができる。例えば，プロセッサは特定のデータ及び指令へのより迅速なアクセスのためのオンボードメモリ及び／又はキャッシュを含むことができる。また，メインメモリ等を使用してメモリ容量を所要に応じて拡張可能とすることもできる。
【０１４５】
メモリ214は，一般的には，コンピュータ装置200で実行したときに，関連するコンピュータプログラムのための実行環境を生成するコンピュータコードを収めた不揮発性コンピュータ可読媒体を含みことができる。このコンピュータコードは，例えば，プロセッサファームウェア，プロトコルスタック，データベース管理ステム，オペレーティングシステム又はこれらの組み合わせを構成するコード，及び／又は，本明細書に記載する各種フローチャート及びその他のアルゴリズム記述の一部又は全部を実行するコードで構成することができる。単一のメモリ214について記載したが，コンピュータ装置210に組み込まれるメモリの個数は，任意に決定することができる。
【０１４６】
ネットワークインターフェース216は，コンピュータ装置210をネットワーク202経由で他のリソースに通信接続するための適宜のハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。これは，インターネット経由でアクセス可能な遠隔リソースや，例えば，物理的な接続（例えばイーサネット），ラジオ周波通信（例えばＷｉ-Ｆｉ），光通信（例えば，光ファイバ，赤外線等），超音波通信，これらの組み合わせ，あるいはコンピュータ装置210とその他のデバイスとの間でのデータ搬送に使用可能なその他の媒体を使用する短距離通信プロトコルに基づいて利用可能なローカルリソースを含むことができる。ネットワークインターフェース216は，例えば，ルータ，モデム，ネットワークカード，赤外線トランシーバ，ラジオ周波（ＲＦ）トランシーバ，近接場通信インターフェース，ＲＦＩＤタグリーダ，あるいはその他任意のデータ読込み用又は書込み用リソース等を含むことができる。
【０１４７】
より一般的に，ネットワークインターフェース216は，コンピュータ装置210の部品を他のコンピュータ又は通信リソースに接続するのに適当なハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含むことができる。非限定的な例示として，ネットワークインターフェース216は，ＩＥＥＥ２０１.１１規格に基づいて作動する有線又は無線イーサネット用の電子回路，あるいはその他の短距離又は遠距離無線ネットワーク部品等を含むことができる。これは，他のローカルデバイスに接続するため，又はインターネット等のデータネットワーク202に接続されるローカルエリアネットワークに接続するために使用可能な，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は赤外線トランシーバ等の短距離データ通信用のハードウェアを含むことができる。更に又は代わりに，ネットワークインターフェース216は，ＷｉＭＡＸ接続又は移動体ネットワーク接続（例えば，ＣＤＭＡ，ＧＳＭ，ＬＴＥ，その他適宜のプロトコル，又はプロトコルの組み合わせを使用する）を含むことができる。ネットワークインターフェース216は，入出力デバイス220の一部として配置することができ，その逆も同様である。
【０１４８】
データストレージ218は，ディスクドライブ，光ドライブ，磁気ドライブ，フラッシュドライブ，又はコンピュータ装置210のためのマスストレージとして機能させ得るその他のデバイス等のコンピュータ可読媒体を提供する任意の内部メモリストレージで構成することができる。データストレージ218は，コンピュータで読み出し可能な指令，データストラクチャ，デジタルモデル，印刷指令，プログラムモジュール，及びその他のデータを，コンピュータ装置210又はコンピュータシステム200による事後的な検索及び使用のために不揮発形態で蓄積し得る構成とすることができる。例えば，データストレージ218は，非限定的な意味合いで，オペレーティングシステム，アプリケーションプログラム，プログラムデータ，データベース，ファイル，並びにその他のプログラムモジュール又はその他のソフトウェアオブジェクト等のうちの１つ又は複数を蓄積し得る構成とすることができる。
【０１４９】
入出力インターフェース220は，コンピュータ装置210に接続される他のデバイスからの入力又は他のデバイスへの出力をサポート可能とすることができる。これは，例えば，シリアルポート（例えばＲＳ-２３２ポート），ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート，光ポート，イーサネットポート，電話ポート，オーディオジャック，コンポーネントオーディオ／ビデオ入力，ＨＤＭＩポート等を含み，その何れも他のローカルデバイスに対する有線接続のために使用可能である。更に又は代わりに，入出力インターフェース220は，ＲＦインターフェース，磁気カードリーダ，あるいは，他のローカルデバイスに対する通信接続を行うためその他の入出力システムを含むことができる。ネットワーク通信用のネットワーク216をローカルデバイス通信のための入出力インターフェース220とは別個に記載したが，例えば，ＵＳＢポートをＷｉ-Ｆｉアクセサリへの接続用として使用する場合，又はイーサネット接続をローカルネットワーク接続のストレージへの接続用として使用する場合に，これら２つのインターフェースは同一とし，又は機能を共有させることができる。
【０１５０】
周辺機器222は，コンピュータシステム200に対する情報の送受信のために使用される任意の装置を含むことができる。そのような装置は，例えばキーボード，マウス，マウスパッド，トラックボール，ジョイスティック，マイクロフォン，フットペダル，カメラ，タッチスクリーン，スキャナ，又は，ユーザ230がコンピュータ装置210への入力のために使用し得るユーザ入出力装置（Ｉ／Oデバイス）を含むことができる。更に又は代わりに，周辺機器222は，ディスプレー，スピーカ，プロジェクタ，ヘッドセット，又は，ユーザに情報を提供するためのその他のオーディオビジュアルデバイスを含むことができる。更に又は代わりに，周辺機器222は，デジタル信号処理装置，アクチュエータ，あるいは，他のデバイスの制御又はこれとの通信を支援するその他のデバイスを含むことができる。周辺機器222として使用するのに好適な他のＩ／Ｏデバイスは，触覚デバイス，三次元レンダリングシステム，拡張現実感ディスプレー，磁気カードリーダ及びユーザインターフェース等を含むことができる。一態様において，周辺機器222は，短距離通信プロトコル（例えば，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，Ｗｉ‐Ｆｉ，赤外線，ＲＦ等）又は遠距離通信プロトコル（移動体データ通信又はＷｉＭＡＸ）を介して通信を行うように交際されたＵＳＢと共にネットワークインターフェース216として機能させることができる。他の態様において，周辺機器222は，コンピュータ装置210の機能を拡張するための装置，例えばグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ），セキュアリティードングル等を構成することができる。他の態様において，周辺機器222は，フラッシュカード，ＵＳＢドライブ，ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ），光学ドライブ，磁気ドライブ，又は，バルクストレージとして好適なその他のデバイスで構成することができる。より一般的に，コンピュータシステム200と共に使用するのに好適な任意の装置又は装置の組み合わせを，本願で想定する周辺機器222として使用することができる。
【０１５１】
コンピュータ装置210には他のハードウェア226，例えばコプロセッサ，デジタル信号処理システム，数値計算コプロセッサ，グラフィックエンジン，ビデオドライバ等を組み込むことができる。更に又は代わりに，ハードウェア226は，拡張入出力ポート，エキストラメモリ，追加的なドライブ（例えば，ＤＶＤドライブ又は他のアクセサリ）等を含むことができる。
【０１５２】
コンピュータ装置210におけるプロセッサ212，メモリ214，ネットワークインターフェース216，その他のハードウェア226，データストレージ218及び入出力インターフェースなどを相互接続するための電気機械的プラットフォームとして，バス232又はバスの組み合わせを使用することができる。図示のとおり，コンピュータ装置210の各部品はシステムバス232により，あるいは情報通信のためのその他の通信機構により相互接続することができる。
【０１５３】
本明細書に記載する方法及びシステムは，コンピュータシステム200のプロセッサ212を使用して，所定のタスクを遂行するためにメモリ214に蓄積されている少なくとも１つ指令を実行することによって実現することができる。実施形態において，コンピュータシステム200は，同時にコードを実行して性能を向上させるとうに同期させる多数の並行プロセッサとして展開することができる。また，コンピュータシステム200は，バーチャル化された環境下において実現することができる。この場合には，ハイパーバイザ上のソフトウェア又はその他の仮想化管理装置により，コンピュータシステム200の部品についてエミュレーションを行い，コンピュータシステム200におけるハードウェアのインスタンス化機能の一部又は全部を再現するのに適切なものとする。
【０１５４】
図３は，例示的なバルク凝固非晶質合金の時間‐温度変態（ＴＴＴ）冷却特性300を示し，横軸は時間を，そして縦軸は温度を表すものである。この目的のために他の材料，例えば本願人による米国特許出願第15/059,256号（2016年 3月 2日出願）（その全体は，参照として本願に取り込まれている）に記載されている材料は，熱溶解積層における押出しに有用な特性を有するものであるが，バルク金属ガラスの使用することができる。バルク凝固非晶質合金（本明細書において「バルク金属ガラス」とも称される）は，通常の金属と同様，冷却に際して液相／固相結晶化変態を生じるものではない。むしろ，高温域（融点Ｔｍの近傍）において認められる金属の非結晶形態は，（ガラス転移点Ｔｇ近傍の温度までの）温度低下に伴って，より高粘度となり，最終的には非晶質の内部構造を維持しつつ通常の固体の物性を有するに至る。
【０１５５】
バルク凝固非晶質合金には液相／結晶相変態が存在していないが，融点Ｔｍは，対応する結晶相の熱力学的な液相線温度として定義することができる。この動態の下，バルク凝固非晶質合金の融点における粘度は約0.1ポアズ〜約10,000ポアズであり，ときには0.01ポアズよりも低いことがある。ＢＭＧを形成するためには，溶解金属の冷却率を十分に高く設定することにより，図３のＴＴＴ線図における結晶化域を区画する楕円形状領域を回避する必要がある。図３において，Ｔｎ（「Ｔｎｏｓｅ」とも称する）は，結晶化速度が最大であって結晶化が最短時間中に生じる場合における臨界結晶化温度Ｔｘである。
【０１５６】
過冷却液相域，即ちＴｇ及びＴｘの間の温度域は，非晶質合金のバルク凝固を許容する結晶化に対する安定性の指標である。この温度域では，バルク凝固合金は粘性の高い液体として存在することができる。過冷却液相域におけるバルク凝固合金の粘度は，ガラス転移点における1012Pa×sから，結晶化温度，即ち過冷却液相域の上限温度における105 Pa×sまで変化することができる。このような粘度の液体は，圧力が印加されたときに相当の塑性歪みを生じ得るものである。そして，過冷却液相域における大きな変形性は，本願で想定する熱溶解積層システムにおいて使用することが可能である。顕著な利点として，過冷却液相域におけるバルク金属ガラスは，一般的には酸化やその他の急速な環境劣化を生じることがなく，従って典型的には，熱溶解積層において使用可能なその他の材料と対比して，造形チャンバ内における大規模な環境制御を必要としない点が挙げられる。
【０１５７】
過冷却された合金は，一般的には，使用のために所望される形状に，例えば線材，ロッド，ビレット等に成形または加工することができる。一般的に，その成形は，引き続いてＴＴＴ曲線に接近する軌跡に従う熱成形が生じるのを回避すべく，急冷と同時に行うことができる。超塑性成形（ＳＰＦ）に当たり，非晶質ＢＧＭはＴＴＴ曲線にヒットすることなく過冷却液相域まで再加熱することができる。この場合，利用可能な加工ウィンドウは鋳造の場合よりも遥かに大きいので，プロセスの制御性を高めることができる。ＳＰＦプロセスは，冷却時の結晶化を回避するための急冷を必要としない。また，ＳＰＦは，例示的な軌跡302及び304で示すように，ＳＰＦの間の最高温度がＴｎｏｓｅ以上，又はＴｎｏｓｅ以下であり，あるいは概ねＴｍまでとした状態で実行することができる。一片の非晶質合金を加熱すると共にＴＴＴ曲線へのヒットを回避しようと管理すれば，「Ｔｇ及びＴｍの間」の温度で加熱し，しかもＴｘには到達しないこととなる。ガラス形成合金に好適に使用することのできる各種の金属及び非金属元素は，例えば，その全体が本明細書に取り込まれている，2015年12月16日付の米国特許仮出願第62/268,458号明細書に開示されている。
【０１５８】
「非晶質」又は「非結晶性固体」は，結晶の特徴である格子周期性を欠く固体である。本明細書において，「非晶質固体」は，加熱に際してガラス転移を通じて液状に軟化及び変態する非晶質固体である「ガラス」を含む。一般的に，非晶質材料は，結晶の長距離秩序性を欠くものではあるが，化学結合の特質に基づく原子長さスケールでの短距離秩序を有することができる。非晶質固体と結晶性固体とは，Ｘ線回析及び透過型電子顕微鏡等の構造解析技術により決定される格子周期性に基づいて区別することができる。
【０１５９】
本明細書に記載する合金は，結晶性，一部結晶性，非晶質又は実質的に非晶質とすることができる。例えば，合金サンプル／試料は，粒子／結晶がナノメートル単位及び／又はマイクロメートル単位での何らかの結晶性を有することができる。代替的に，合金は実質的に非晶質，例えば完全に非晶質とすることができる。一実施形態において，合金組成物は，少なくとも実質的に非晶質でない組成，例えば実質的に結晶性，例えば完全に結晶性である。
【０１６０】
一実施形態において，非晶質合金中における結晶又は複数の結晶の存在は，「結晶相」と解することができる。合金の結晶化の程度（いわゆる「結晶化度」）は，合金中の結晶相の量又は合金中の結晶の割合を表すことができる。その割合は，文脈に応じて体積割合又は重量割合であり得る。同様に，非晶質度は，非晶質合金の非晶質性又は非構造性の程度を表す。非晶質度は，結晶化度との関連において測定可能である。即ち，結晶化度の低い合金は非晶質度が高く，その逆も同様である。定量的な例示として，結晶化度が60 vol %の合金は，40 vol %の非晶質層を有することができる。
【０１６１】
「非晶質合金」とは，結晶化成分が50体積%超，好適には90体積%超，より好適には95体積%超，最も好適には99体積%〜100体積%の合金である。上述したように，非晶質度の高い合金は，結晶化度の低い合金と等価であることに留意されたい。「非晶質金属」は，無秩序の原子スケール構造を有する非晶質金属材料である。結晶性であって高度に秩序化された原子配列を有する殆どの金属との対比において，非晶質合金は非結晶性である。そのような無秩序構造を有する材料は，液相から冷却によって直接的に製造することができ，しばしば「ガラス」と称される。従って，非晶質金属は，通常は「金属ガラス」又は「ガラス状金属」と称される。本明細書において，「バルク金属ガラス」（ＢＭＧ）は，全部又は一部が非晶質である微細構造を有する合金を指す。
【０１６２】
「バルク金属ガラス」（ＢＭＧ），「バルク非晶質合金」（ＢＡＡ）及び「バルク凝固非晶質合金」は，何れも互換的な用語である。これらの用語は，最小寸法が少なくともミリメートルオーダである非晶質合金を指す。例えば，非晶質合金の寸法は，少なくとも0.5 mm，少なくとも約1 mm，少なくとも約2 mm，少なくとも約4 mm，少なくとも約5 mm，少なくとも約6 mm，少なくとも約8 mm，少なくとも約10 mm，少なくとも約12 mmとすることができる。寸法は，その幾何学的形状に応じて，直径，半径，厚さ，幅，長さ等を指す。ＢＭＧは，少なくとも一方向における寸法がセンチメートルオーダ，例えば約1.0 cm，例えば約2.0 cm，例えば約5.0 cm，例えば約10.0 cmである金属ガラスで構成することができる。幾つかの実施形態において，ＢＭＧは，少なくとも一方向における寸法がメートルオーダである金属ガラスで構成することができる。ＢＭＧは，金属ガラスとの関連において，上述した任意の形状又は形態とすることができる。従って，本明細書に記載するＢＭＧは，幾つかの実施形態において，通常の堆積法で製造される薄膜とは１つの重要な側面において相違させることができる。前者は，後者よりも寸法が大きい点である。
【０１６３】
非晶質合金は，潜在的に有用な各種の特性を有することができる。特に，非晶質合金は，同様の化学組成を有する結晶性金属よりも高強度の傾向があり，結晶性合金よりも高い可逆的（弾性的）な変形に耐えることができる。非晶質合金の強度は，結晶性合金の強度を制約することのある転位欠陥のない非結晶性構造に由来する。幾つかの実施形態において，室温下における金属ガラスは脆くなく，引張力を負荷したときに突発的に破壊し，阻害的な欠陥が明白でないために，信頼性が臨界的となる用途における材料の使用可能性を制限している。従って，この挑戦的課題に対処するため，熱溶解積層については，デンドライト結晶性金属のデンドライト粒子又はファイバを含むガラス母相を有する金属母相複合材料を使用することができる。代替的に，脆化を生じる傾向のある元素（例えば，Ｎ）の含有率の低いＢＭＧを使用することができる。例えば，脆性を改善するために無窒素ＢＭＧを使用することができる。
【０１６４】
上述したように，非晶質度（従って，結晶化度）は，合金に含まれる結晶の，例えば体積単位又は重量単位等での割合によって測定することができる。一部非晶質の組成物とは，少なくとも約5 vol %，10 vol %，20 vol %，40 vol %，60 vol %，80 vol %，90 vol %又はそれ以外の割合で非晶質相を有する組成物を指すことができる。従って，少なくとも実質的に非晶質の組成物とは，少なくとも約90 vol %，95 vol %，98 vol %，99 vol %，99.9 vol %又はそれ同様の割合で非晶質相を有する組成物を指すことができる。一実施形態において，実質的に非晶質の組成物は，偶発的で僅少な量の結晶相を有する場合がある。
【０１６５】
他の態様において，造形材料は，所定の加工温度範囲を有するオフ共晶合金を含むことができ，その温度範囲は，合金が多相状態にある温度範囲，例えば共晶が液相であり，関連する合金が共晶液相と平衡状態にある固相を維持する温度範囲である。この多相状態は，材料粘度を純粋な液相の粘度以上に増加させ，完全な凝固を伴わずに三次元印刷のために加工し得る材料を実現する上で有効である。更に又は代わりに，そのような混合物を，溶解した金属と，高温の不活性第２相とを含む組成物の粘度調整のために使用することができる。他の態様において，不活性第２相は，実質的に純粋な共晶合金と共に使用することができる。この組み合わせによれば，共晶合金の特徴である比較的低い融点と，付加的な不活性第２相により付与される所望の流動性という，二重の利点が達成される。
【０１６６】
一般的に，複数種の金属及び／又は合金が共存している場合，特段の理由のない限り，「融点」は，その混合物に含まれる金属及び合金の全て（不活性第２相又は他の粒子を除く）における最高の融点である。しかしながら，押出しのための加工温度範囲は，上記の集合的な融点よりも低い温度，例えば，材料集合体が液相及び固相を含む多相域にある場合に金属基体における共晶合金の最低融点よりも高い温度で開始させることができる。
【０１６７】
図４は，プリンタ用の押出機400を示す。一般的に，押出機400は，ノズル402，リザーバ404，加熱システム406を含み，更に，例えば上述した何れかのシステムで構成し得る駆動システム408，あるいは，本願で想定する熱溶解積層プロセス及び造形金属材料を使用して，コンピュータモデルから物体を製造するためのプリンタに適当なその他のデバイス又はデバイスの組み合わせを含むことができる。一般的に，押出機400は，供給源412からの造形材料410，例えば本明細書に開示する何れかの供給源からの造形材料を受け取り，造形材料410を造形プレート418又は他の適当な表面上に堆積させるために供給路（一般的に矢印414で表す）に沿い，ノズル402の開口部416に向けて前進させる。本明細書において，「造形材料」との用語は，造形金属材料，ある種お造形金属才良又はその他の造形材料（例えば，熱可塑性材料）と互換的に「使用される。それ故，「造形材料410」は，特段の理由のない限り，造形金属材料410，バルク金属ガラス410，非共晶組成物410，あるいは本明細書に開示するその他の造形材料を含むものと解すべきである。
【０１６８】
ノズル402は，造形材料408に必要とされる温度及び機械的な力に適用な適宜のノズルで構成することができる。造形金属材料の押出しのため，ノズル402（及びリザーバ404）の一部は，システム部品に相当の安全マージンを与える硬質で耐熱性を有し，誘導加熱又は抵抗加熱のために必要であれば電気的絶縁性を有する材料，例えばサファイア又は石英（クォーツ）で形成することができる。
【０１６９】
リザーバ402は，チャンバ等，例えば，本明細書に記載する液化システムにおいて使用される何れかのチャンバによって構成することができ，供給源412からの造形材料410，例えば造形金属材料を受け入れることができる。本明細書に記載するように，造形金属材料は，材料が押出しに適当な塑性挙動を呈する固相及び液相の間の加工温度範囲を有することができる。有用な造形材料が広範囲のバルク機械的特性を呈し得る場合，一般論として，加熱された造形材料410の塑性は，一方では，材料が駆動システム408，ノズル402及びその他の部品によって加工及び流動可能であり，他方では，堆積の間における押出機からの溢流を回避するのに十分な粘度又は粘性を有するべきである。
【０１７０】
加熱システム406は，本明細書に記載する適宜の加熱装置又は加熱技術を使用する構成とすることができる。一般的に，加熱システムは，リザーバ404内の造形材料410，例えば造形金属材料を，造形金属材料410のための加工温度範囲内の温度まで加熱する等に作動可能とすることができる。
【０１７１】
ノズル402は，例えば造形材料410を造形プレート418上に堆積させる場合に，造形材料410をリザーバ404から供給路414に沿って押出すための通路を形成する開口部416を含むことができる。
【０１７２】
駆動システム408は，加工温度範囲よりも低温で固体形態の造形材料410と機械的に係合して材料を供給源412からリザーバ404内まで前進させ，その駆動力を造形材料410を加工温度範囲内の温度下でノズル402内の開口部を通して押し出すのに十分な大きさとすることのできる適宜の駆動システムにより構成することができる。駆動システム408は，歯車として図示されているが，本明細書に記載されている任意の駆動系部品を含むことができ，造形材料410は，対応する形態係数を有する任意の適宜材料で構成することができる。
【０１７３】
押出機400には，印刷プロセスを改善するための超音波バイブレータ420を組み込むことができる。超音波バイブレータ420は，任意の適当な超音波変換器，例えば圧電振動子，容量性変換器又はマイクロマシン構造の超音波変換器により構成することができる。超音波バイブレータ420は，意図される用途に応じて，押出機400上における多くの位置に配置することができる。例えば，超音波バイブレータ420は，製造の間に造形金属材料をノズル402内の開口部416から押出す場合に，ノズル402に結合して超音波エネルギを造形材料，例えば造形金属材料に伝達する構成とすることができる。
【０１７４】
超音波バイブレータ420は，造形金属材料を使用する製造を多くの点で改良し得るものである。例えば，超音波バイブレータ420は，堆積材料上におけるパッシベーション層（例えば，酸化によるもの）を破壊して，熱溶解積層プロセスにおける層間結合を強化するために使用することができる。また，超音波バイブレータ420は，例えば造形金属材料等の造形材料のノズル402又はリザーバ404内壁への接着を防止又は軽減するなどの他の利点も提供し得るものである。他の態様において，超音波バイブレータ420は，造形材料410を付加的に加熱し，又はリザーバ404内に剪断変位を誘発させて，例えばバルク金属ガラスの結晶化を緩和するために使用することもできる。
【０１７５】
押出機を組み込んだプリンタ（図示せず）は，超音波バイブレータ420及びその他のシステム部品の細動を制御するためのコントローラ430も含むことができる。例えば，コントローラ430は，超音波バイブレータ420（あるいは，そのための制御システム又は電力システム）と通信接続され，かつ，超音波バイブレータ420を十分なエネルギで作動させることにより，押し出し機402から押出された押出物を，造形プレート418上に造形金属材料の少なくとも１つ堆積層で形成される物体440と超音波結合させる構成とすることができる。更に又は代わりに，コントローラ430は，超音波バイブレータ420を十分なエネルギで作動させることにより，造形材料410の堆積層の受け面上におけるパッシベーション層を破壊する構成とすることができる。他の態様において，コントローラ430は，超音波バイブレータ420を十分なエネルギで作動させることにより，加熱システムによる熱エネルギを増強してリザーバ内における造形金属材料を，加工温度範囲内の温度に維持する構成とすることができる。更に又は代わりに，コントローラ430は，超音波バイブレータ420を十分なエネルギで作動させることにより，ノズル402（例えば，開口部416の近傍部）及びリザーバ404の内部に対する造形材料410の接着を防止する構成とすることができる。
【０１７６】
押出機400又はこれを組み込んだプリンタは，超音波バイブレータ420の作動を可変的に，又はその他の態様で選択的に制御するために使用されるコントローラ430への信号等によるフィードバックを出力するためのセンサ450も含むことができる。
【０１７７】
一態様において，センサ450は，造形材料410の堆積層上の受け面の安定性をモニタするためのセンサを含むことができる。例えば，造形材料410が造形金属材料である場合，センサ450は，ノズル402から押出される造形材料410と，物体440内における造形材料の堆積層との間の界面における抵抗値を測定する構成とすることができる。この場合に抵抗値は，センサ450と，造形プレート418内における第２センサ456との間の電流路454に沿って，あるいは他の適当な回路形成位置において測定する。界面452における結合が良好であれば，電流路に沿う抵抗値は低い傾向を示す。他方，界面452における結合が不良であれば，電流路に沿う抵抗値は高まる。従って，コントローラ430は，センサ450からの信号，例えば界面452における抵抗値を表す信号に応じて超音波バイブレータ420の作動を動的に制御し，必要であれば超音波バイブレータ420からの超音波エネルギを増加させることにより，界面層452における造形材料410の層融着を改善する構成とすることができる。即ち，一態様において，センサ450は造形金属材料410の隣接層間における結合品質を測定し，コントローラ430は，結合品質が不良であることを表すセンサ450からの信号に応じて，超音波バイブレータ420からの緒音波エネルギ投入量を増加させる構成とすることができる。
【０１７８】
他の態様において，センサ450は，造形材料410の詰まり又は造形金属材料の結晶化を検出し，超音波バイブレータの作動を制御して，検出された状態を緩和するように使用することができる。例えば，センサ450は，駆動システム408が造形材料410に作用させる力を測定するための力センサを含み，コントローラ430は，駆動システム408の作用させる力が増加したことを表すセンサ450からの信号に応じて，超音波バイブレータ420からの超音波エネルギを増加させる構成とすることができる。力を測定するために，機械的な力センサを使用することができ，また，例えば駆動システムの動力負荷を測定することもできる。
【０１７９】
更に又は代わりに，造形材料410が造形金属材料を含む場合，超音波バイブレータ420は，支持構造に脆い界面を生成するように使用することができる。例えば，コントローラ430は，超音波バイブレータ420を十分なエネルギで作動させることにより，ノズル402からのバルク金属ガラスで製造される物体440と，バルク金属ガラスで製造される物体440のための支持構造との間の界面（例えば，界面層452）において，バルク金属ガラスを液化させる構成とすることができる。この技術によれば，同一の造形材料を使用して破砕支持構造を，任意の位置に容易に製造することができる。
【０１８０】
押出機400は，超音波バイブレータ420と，プリンタにおける少なくとも１つ部品との間に配置される機械的デカップラ458を含むことができる。機械的デカップラ458は，超音波バイブレータからの超音波エネルギを，上記少なくとも１つ部品から遮断するためのものである。機械的デカップラ458は，例えば，弾性材料等の適宜の遮断素子，又はその他の音響デカップラを含むことができる。機械的デカップラ458は，その他の部品，特に機械的に敏感な部品を，超音波バイブレータ420により発生させる超音波エネルギから遮断するため，あるいは所望のターゲット，例えばリザーバ404の内壁やノズル402の開口部416に，より多量の超音波エネルギを与えるために使用することができる。
【０１８１】
更に又は代わりに，造形材料410が造形金属材料である場合，押出機400は，抵抗加熱システム460を含むことができる。抵抗加熱システム460は，電源462と，ノズル402に近接する造形材料410の複数層における第１層490の造形金属材料410に電気的に接続される第１リード464と，造形プレート456に近接する複数層における第２層492に電気的に接続される第２リード466と，を含み，これにより電源462からの電流を，造形材料410を通して，第１層490及び第２層492の間の界面（例えば，界面層452）に供給するための電流路を形成して，界面における造形金属材料を抵抗加熱する構成とすることができる。
【０１８２】
言うまでもなく，界面層452を通しての電流供給に好適な電気回路は，各種の物理的形態をもって形成することができる。例えば，第２リード466を，造形プレート418に接続すると共に，物体440の本体を通過する導電路を経由して第２層492に通信接続することができる。また，第２リード466を，界面層452の下側における物体440の表面に取付け，あるいは物体440の任意位置における表面と接触する可動プローブとして構成することにより，界面層452を通る回路を形成することができる。他の態様において，第１リード466は，可動プローブ468に接続し，この可動プローブは，ノズル402から押出された造形金属材料により製造された物体440の表面上に制御可能に配置することができ，ノズル402の出口416近傍における所定の位置で造形材料410の表面472に接触するブラシリード470等を含むことができる。更に又は代わりに，第１リード464は，各種の異なる位置に配置することもできる。例えば，第１リード464は，リザーバ404の内面上で造形材料410に接続し，又はノズル402の開口部416において造形材料410に接続することができる。どのような構成であっても，第１リード464及び第２リード466は，一般的には，界面層452を通る電気回路を形成するように配置することができる。
【０１８３】
このような一般的な配置において，ジュール加熱を使用することにより，物体440内における造形材料410の層を融着させることができる。一般的に，ジュール加熱は，造形材料と，製造される物体との間の物理的な界面における印刷媒体を軟化又は溶解させるために使用することができる。そのために，例えばＢＭＧ又は半固体印刷媒体，あるいは適当な熱的及び電気的特性を有する他の適宜印刷媒体よりなる個別的な層を昇温及び接着させるジュール加熱用の可変パルス信号及び／又は直流信号により，界面層452を通して回路を駆動することができる。界面層452を通して電力を放出させるためには，各種の信号を使用することができる。例えば，低電圧（例えば，24ボルト以下）で高強度（例えば，数百又は数千アンペアオーダ）の電流を，約1 Hz及び約100 Hzの間の低周波パルスとして印加することができる。電力供給は，例えば直流電流のパルス幅変調又はその他の適宜技術により制御することができる。
【０１８４】
ジュール加熱は，他の目的のためにも有効に使用することができる。例えば，電流をノズル402の内側面に亘って印加して，内壁上に凝固した金属デブリを溶解又は軟化させれば，ノズル402を浄化することができる。即ち，本明細書に記載する技術によれば，押出ノズルの内面に亘ってジュール加熱用パルスを周期的に印加することにより，金属デブリを浄化・除去することができる。このステップは，所定の規則的スケジュールで実行することができ，あるいは造形材料410の供給路414に沿う機械的抵抗の増加を検出した際に，又はその他適宜の信号やプロセス変数に応じて実行することもできる。
【０１８５】
一般的に，ジュール加熱は，印刷プロセスの間に一定の電力をもって適用することができ，また，検知した層間結合状態等に基づいて動的に変化する電力，又は，体積流量，堆積面積，その他の因子や因子の組み合わせ等に基づいてプログラム的に変化する電力をもって適用することもできる。他の電気的技術を使用して，同様な効果を達成することもできる。例えば，容量性放電抵抗溶接設備は，急速放電のための蓄電用として大型コンデンサを使用する。容量性放電抵抗溶接源を使用すれば，新たな層を堆積させている間に隣接層間の界面を加熱することができる。ジュール加熱及び容量性放電溶接は，同一回路を使用して有利に同時適用することができる。一態様において，造形材料410がバルク金属ガラスを含む場合，バルク金属ガラスは，ボロン，ケイ素及びリンよりなる群から選択されるガラス形成剤を，鉄，コバルト及びニッケルよりなる群から選択される磁性金属と混合させて，電気抵抗値が高く，ジュール加熱が容易な非晶質合金を形成することにより製造が可能である。
【０１８６】
抵抗加熱システム460は，製造中に検知した状態に応じて動的に制御することができる。例えば，センサシステム480は，ノズルから押出される造形金属材料の第１領域と，第１領域の下方で隣接する造形金属材料の堆積層における第２領域との間の界面（例えば界面層452）における界面温度を予測することができる。センサシステム480は，例えば，サーミスタ，赤外線センサ，あるいは，界面層452における温度を直接的又は間接的に測定し，又は予測するための他のセンサ又はセンサの組み合わせを含むことができる。界面温度を表す予測信号又は実測信号に基づき，コントローラは，電源462から供給される電流を界面温度に応じて調整することにより，例えば界面層452を，最適な界面接着のために実証的又は分析的に定められた目標温度に維持する構成とすることができる。
【０１８７】
図５は，物体の三次元製造におけるプリンタの操作方法500を示すフローチャートである。
【０１８８】
ステップ502に示すように，方法500は造形材料，例えば本明細書に記載する造形材料の何れかを押出機に供給することで開始させることができる。例示として，造形材料は，ブルック金属ガラス，共晶系における非共晶組成物，あるいは，高温不活性第２層を添加した金属基材を含むことができる。以下の記載では押出しに適した塑性挙動の加工温度範囲を有する造形金属材料について強調しているが，造形材料は熱可塑性材料，例えば，アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ），ポリ乳酸（ＰＬＡ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），あるいはその他の適当なポリマーで構成することもできる。他の態様において，造形材料は，デバウンド及び焼結により最終的な金属物体を形成し得る未焼成部品の熱溶解積層に好適な金属粉末を添加した結合剤を含むことができる。
【０１８９】
ステップ504に示すように，方法500は，例えば造形材料がバルク金属ガラスを含む場合に，造形材料の剪断を任意的に含むことができる。本明細書において詳述するように，バルク金属ガラスは，長時間加熱の間の結晶化による劣化を生じる。バルク金属ガラスが例えばリザーバ内において加熱される間，剪断機構により剪断力を作用させれば，結晶化を軽減又は防止することができる。一般的に，これは，リザーバ内のバルク金属ガラスに剪断力を作用させ，リザーバを通過してノズルに至る供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに剪断変位を積極的に誘発させることにより，ガラス転移点よりも高い温度にある間のバルクガラス金属の結晶化を軽減する任意の技術を含むことができる。バルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗を測定すれば，これは動的に制御することが可能である。従って，一態様において，方法500は，供給路に沿うバルク金属ガラスの流れに対する機械的抵抗の測定（例えば，ステップ512において），並びに，その機械的抵抗に対応する剪断力の強度制御を含むことができる。
【０１９０】
ステップ506に示すように，方法500は，造形材料の押出しを含むことができる。これは，例えば，造形材料の供給源からの供給，駆動システムによる造形材料の駆動，リザーバ内におけるバルク金属ガラスの加熱，並びに本明細書に一般的に記載するプリンタのノズルを通しての造形材料の押出しを含むことができる。
【０１９１】
ステップ508に示すように，方法500は，ノズルをプリンタの造形プレートに対して移動させることにより，物体をそのコンピュータモデルに基づく熱溶解積層プロセスにより製造すること，あるいは，造形材料を積層的に堆積させて物体を製造するステップを含むことができる。
【０１９２】
ステップ510に示すように，方法500は，ノズルの出口形状調整を含むことができる。ノズルが本明細書に開示する調整可能な形状を有する場合，出口形状は，製造の間に，例えば所望特徴部寸法や押出機の移動方向に応じて周期的に調整することができる。従って，一態様において，方法500は，押出しの間にノズルの出口断面形状を変更することにより，物体製造の間に可変形状の押出物を形成するステップを含むことができる。断面形状の変更は，プレートをダイの固定開口部に対して移動させて押出しのために露出させる固定開口部の一部を調整すること，あるいは押出機の断面プロファイルを制御するのに適当な他の機構を適用するステップを含むことができる。一般的に，断面形状の変更は，断面形状の形状，寸法及び回転方位の１つ又は複数を変更するステップを含むことができる。
【０１９３】
一態様において，出口形状は，多数の同心リングにより制御することができる。このような実施形態において，出口形状の制御は，押出しの間に多数の同心リングをそれぞれ選択的に開閉することにより，少なくとも１種の造形材料の押出しを制御するステップを含むことができる。多数の同心リングをそれぞれ選択的に開閉することは，多数の同心リングの各々を，物体内における押出し位置に応じて，又は押出しの目標体積流量に基づいて開閉することを更に含むことができる。
【０１９４】
ステップ512に示すように，方法500は，堆積のモニタリングを含むことができる。これは，例えば上述した層間の界面における電気抵抗値を検知することにより，印刷プロセスを制御するためのフィードバック信号を得るためのモニタリングを含むことができる。これは，更に又は代わりに，将来の使用のための造形プロセスに関するデータのロギングを含むことができる。
【０１９５】
ステップ514に示すように，方法500は，プリンタの製造している現行層が物体の一部を支持するための支持構造への界面であるか否かを決定するステップを含むことができる。界面は，支持構造の直接隣接層，物体の直接隣接層，又は支持構造の層と物体の層との間における間質層であり得る。現行層が支持構造に対する界面でない場合，方法500はステップ516に移行させ，同ステップにおいて基礎層に対する融着を改善するための１種又は複数種の技術を適用することができる。現行層が支持構造に対する界面であれば，方法500はステップ518に移行させ，同ステップにおいて他の技術を適用して（又は適用を控えて），層間の接着強度を低下させることができる。
【０１９６】
ステップ516に示すように，方法500は，堆積物を隣接層，例えば直接下側に位置する層に対して融着させるステップを含むことができる。これは，各種の技術を単独で，又は実効性のある組み合わせの下に適用して，堆積させた造形材料の連続的な層の層間結合を強化するステップを含むことができる。
【０１９７】
例えば，層融着は，ノズルから押出される造形金属材料と，物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に対して，ノズルにより超音波エネルギを投入するステップを含むことができる。例えば界面における電気抵抗値を測定する場合に，これは，超音波エネルギの強度を，電気抵抗値から推定される結合強度に基づいて制御するステップを含むことができる。
【０１９８】
他の例示として，層融着は，ノズルから押出される造形金属材料と，物体における造形金属材料の堆積層との間の界面に電流パルスを印加して，例えばパッシベーション層を破壊し，材料を軟化させ，あるいはその他の態様で層間の機械的結合を改善するステップを含むことができる。このプロセスは，例えば界面における電気抵抗値を測定し，その抵抗値に応じて電流パルスを制御することにより，動的に制御することができる。即ち，一態様において，方法500は：プリンタのノズルを通して造形金属材料の第１層を堆積させるステップと；第１層上にノズルを通して造形金属材料の第２層を堆積させるステップと；第１層及び第２層の間の界面を通して電流パルスを印加することにより，造形金属材料の第１層の露出面上におけるパッシベーションを破壊し，界面における機械的結合を改善するステップと；を含むことができる。ノズルをプリンタの造形プレートに対して移動させて物体を製造する間，方法は，界面における電気抵抗値を測定し，その抵抗値から推測した結合強度に基づいて電流パルスを制御するステップを更に含むことができる。
【０１９９】
他の例示として，層融着は，造形金属材料の堆積層に向けてノズルから押出される造形金属材料に対して，ノズルから延在するフォーマにより法線力を作用させるステップを含むことができる。このプロセスは，例えば，フォーマと，ノズルから押出される造形金属材料との間の瞬時接触力を，適宜のセンサを使用して測定することにより，動的に実行することができる。
【０２００】
ステップ518に示すように，支持界面が製造されている際，各種の技術を適用して隣接層間の結合を弱め，又は低下させることができる。そのため，一態様において，ステップ516について上述した何れかの融着強化技術の適用を差し控えることができる。更に又は代わりに，他の技術を適用して，特に支持構造及び物体における層間の融着を弱めることもできる。
【０２０１】
造形材料がバルク金属ガラスである場合，製造の間にバルク金属ガラスを単に昇温させるだけで支持界面におけるバルク金属ガラスの結晶化を行わせることにより，除去可能な支持構造を有利に製造することができる。これにより，支持構造，破壊支持界面及び物体を，単一種の造形材料から製造することが可能である。一般的に，支持構造及び物体はバルク金属ガラスから，ガラス転移点よりも高い任意の温度下で製造することができる。これらの層間に界面層を製造する際，温度は，製造プロセスの時間枠内でのバルク金属ガラスの結晶化を促進するために十分な高温まで高めることができる。
【０２０２】
従って，一態様においては，バルク金属ガラスを使用して支持構造と物体との間に界面を製造する方法が開示される。この方法は：物体のための支持構造を，過冷却領域を有するバルク金属ガラスから，バルク金属ガラスの融点よりも高い第１温度下で製造するステップと；バルク金属ガラスの界面層を，支持構造の層上に，製造の間におけるバルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で製造するステップと；界面層上に物体層を，第２温度よりも低く，かつガラス転移点よりも高い第３温度下で製造するステップと；を含むことができる。ここに「製造」とは，熱溶解積層による製造，あるいはバルク金属ガラスの結晶化による破壊支持構造の製造の利点を達成し得るその他のプロセスを含むことができる。即ち，例えば，破壊支持構造は，付加製造プロセスにおいてこれらの技術を適用し，バルク金属ガラス粉末のレーザ焼結，又はバルク金属ガラスを使用するその他の付加製造プロセスに基づいて有利に製造することができる。
【０２０３】
同様に，ここに開示する三次元プリンタは，本明細書に記載する何れかのプリンタで構成することができ，上述した技術を適用して支持構造，物体及び破壊支持構造のための界面を製造するものである。即ち，金属製物体を三次元製造するためのプリンタは：過冷却領域を有するバルク金属ガラスを，バルク金属ガラスのガラス転移点よりも高い第１温度下で押出すためのノズルと；熱溶解積層プロセスにおいて，コンピュータモデルに基づいてノズルを移動させて支持構造及び物体を製造するためのロボットシステムと；支持構造及び物体の間に界面層を製造し，そのためにバルク金属ガラスを，第１温度よりも高く，しかも製造中におけるバルク金属ガラスの結晶化を促進するのに十分な第２温度下で界面層として堆積させるためのコントロータと；を含むことができる。
【０２０４】
他の態様において，支持構造及び物体の間の界面は，界面を実質的に結晶化させず，しかも当該領域において材料を，若干高めの温度，即ち物体及び／又は支持構造の残部におけるよりもＴＴＴ冷却曲線内での結晶化に指向させる温度下で堆積させることができる。その結果として得られる物体は，引き続く第２加熱プロセス（例えば，高温焼成）により界面層が物体の本体部よりも結晶化し，これにより，物体が実質的に非晶質であり，界面層が実質的に結晶化している構成とすることができる。即ち，方法は，界面層の部分的な結晶化させるステップ，あるいは，製造の間に界面層の結晶化に向けて十分に推進させることにより，第２加熱プロセスにおいて，物体の結晶化を伴わずに界面層の分離された結晶化を許容するステップを含むことができる。
【０２０５】
他の態様において，界面は，支持構造及び物体を熱的に不整合である２種のバルク金属ガラスから製造することにより，本来的に脆弱化させることができる。物体と，これ隣接する支持構造のために，熱的に不整合のバルク金属ガラスを使用することにより，これら構造間の界面層を溶解及び結晶化させ，製造後の物体から支持構造を容易に除去可能とする，より脆い界面を生成することができる。より具体的には，物体を，支持構造を製造するために使用するバルク金属ガラスの結晶化を促進し得るガラス転移温度を有する別のバルク金属ガラスから製造することにより，界面層を結晶化させて支持構造の物体からの除去を容易とすることができる。
【０２０６】
従って，一態様においては，バルク金属ガラスから金属性物体を三次元製造する際のプリンタの制御方法，より具体的には，異なる作動温度範囲を有する２種の異なるバルク金属ガラスを使用して破壊支持構造の製造を容易とする方法が提供される。
この方法は：物体のための支持構造を，第１過冷却液体領域を有する第１バルク金属ガラスから製造するステップと；支持構造上で物体を，第１バル子金属ガラスとは異なる第２バルク金属ガラスから製造するステップと，を含み；第２バルク金属ガラスは，製造の間に第１バルク金属ガラスの結晶化を促進し得るガラス転移点を有し；第２バルク金属ガラスを，そのガラス転移点以上の温度下で支持構造上に堆積させることにより，支持構造及び物体の間の界面において支持構造の結晶化を促進させる構成とすることができる。プリンタは，熱溶解積層装置により構成し，あるいは，本願で想定する界面の結晶化に適合する態様で，支持構造を第１バルク金属ガラスから，そして物体を第２バルク金属ガラスから製造するのに適当なその他の付加製造システムにより構成することができる。
【０２０７】
単一種の材料を使用する前述のシステムにおけると同様，得られた物体及び支持構造には，これらの間に介挿された界面層を加熱して，より完全に結晶化させるための二次的処理を施すことができる。
【０２０８】
第２バルク金属ガラスは，第１バルク金属ガラスの臨界結晶化温度よりも高いガラス転移点を有することができ，方法は，第２バルク金属ガラスを，第１バルク金属ガラス上に堆積させる前に，第１バルク金属ガラスの臨界結晶化温度よりも高い第２温度まで加熱するステップを含むことができる。第１バルク金属ガラスの結晶化により，界面において20 MPa√mを超えない破壊靭性値を達成することができる。界面層と，支持構造における若干の隣接部分は，界面層の結晶化を容易とする第１バルク金属ガラスから製造することができ，他方，支持構造の下側層は広範なその他の，より安価な材料で製造することができる。従って，一態様において，支持構造の製造は，支持構造の基体を第１バルク金属ガラスから製造し，支持構造及び物体の間の界面層を第１バルク金属ガラスから製造するステップを含むことができる。また，方法は，一般的に，第１バルク金属ガラスが結晶化したときに支持構造を界面において破壊させることにより支持構造を物体から除去するステップを含むことができる。
【０２０９】
脆い界面層を形成するのに好適な，熱的に不整合の材料対を得るために，多種のガラス形成合金系を使用することができる。例えば，低温側の支持構造は，マグネシウム系バルク金属ガラスから製造することができる。支持構造のためのマグネシウム系金属ガラスは，例えば，カルシウム，銅，イットリウム，銀又はガドリニウムの少なくとも１種を含むことができる。グネシウム系ガラスの成分組成は，例えば，Mg65Cu25Y10又はMg54Cu28Ag7Y11とすることができる。物体は，例えばジルコニウム，鉄又はチタン系金属ガラスを含む，比較的高温側のバルク金属ガラスから製造することができる。例えば，高温側合金は，銅を含有するジルコニウム系合金を含むことができ，銅，ニッケル，ベリリウム又はチタンの少なくとも１種を追加的な合金成分として含有することができる。より具体的な例示として，ジルコニウム系合金の成分組成は，Zr35Ti30Cu8.25Be26.7，Zr60Cu20Ni8Aｌ7Hf3Ti2，又はZr65Cu17.5Ni10Aｌ7.5の何れかとすることができる。更に，鉄系の高温側合金の成分組成は，(Co0.5Fe0.5)62Nb6Dy2B30，Fe41Cr15Co7C12B7Y2，又はFe55Co10Ni5Mo5P12C10B5とすることができる。より具体的には，使用可能な合金対は，ガラス転移点が約400°CであるZr58.5Nb2.8Cu15.6Ni12.8Al10.3と，ガラス転移点が約350°CであるZr44Ti11Cu10Ni10Be25とを含む。他の例示として，Fe48Cr15Mo14Er2C15B6はガラス転移点が約570°C，Zr65Al10Ni101oCu15はガラス転移点が約370°Cであって，堆積直後に急冷却を行わせる場合に約200度のプロセスマージンが得られる点で有用であり得る。
【０２１０】
図６は，三次元プリンタ用の剪断機構を示す。一般的に，プリンタ用，例えばバルク金属ガラスを使用するプリンタ用の押出機600は，造形材料610の供給源612を含み，造形材料610を駆動システム608によりリザーバ604を通して前進させ，ノズル602の開口部616から押出すことにより物体640を造形プレート618上で形成する構成とすることができ，これは全て一般的に上述したおりである。コントローラ630により押出し機600及びその他のプリンタ部品の作動を制御すれば，コンピュータモデルから物体640を製造可能とすることができる。
【０２１１】
剪断機構650を造形材料610（例えば，バルク金属ガラス）の供給路内に配置して，バルク金属ガラスの剪断変位を誘発させることにより，結晶化を抑制可能とすることができる。これは，高温状態のバルク金属ガラスを処理するためのプロセスタイムを有利に延長するものである。一般的に，剪断機構650は，供給路614に沿ってリザーバ604を通過するバルク金属ガラスの流れに剪断変位を積極的に生じさせて，ガラス転移点よりも高温にある間のバルク金属ガラスの結晶化を抑制することのできる任意の機械的駆動機構を含むことができる。
【０２１２】
一態様において，剪断機構650は，リザーバ604内に配置されるアーム652を含むことができる。アーム652は，リザーバ604内におけるベルク金属ガラスを，例えば供給路614の軸線周りで回転させることにより，移動又は変位させる構成とすることができる。剪断機構650は複数のアーム，例えば２本，３本又は４本のアームを有することができる。これらのアームは，供給路614の軸線に直交する単一面内に配置することができ，あるいは軸線に沿って互い違いに配置することにより，リザーバの全長に亘る剪断変位を促進させることができる。更に又は代わりに，剪断機構650は，リザーバ604内のバルク金属ガラスに剪断を生じさせるように配置される少なくとも１つ超音波変換器654を含むことができる。剪断エンジン650は，回転プランプ656を含むことができる。回転クランプ656は，バルク金属ガラス610がガラス転移点よりも低い温度下でリザーバ604内に導入される際にバルク金属ガラス610と機械的に係合し，バルク金属ガラス610を回転させて剪断を生じさせる任意の組み合わせのクランプ又は把持機構を含むことができる。これは，例えば，内部ベアリングを有するカラークランプ又はシャフトカラー等を含むことができ，この内部ベアリングは回転クレームを通じての軸線方向移動を許容すると共に，同クレーム内における回転運動を防止するものである。回転運動を防止することにより，回転クレーム656は固体状の造形材料610に回転力を与えることができる。造形材料610の供給源612も同期回転させることができる。これにより，造形材料610が供給源612からリザーバ604内に導入される際に造形材料610内に応力が集積して造形材料610を破断する事態を回避することができる。
【０２１３】
剪断機構650は，各種のフィードバック信号に応じて効果的に制御することができる。一態様において，押出機600は，リザーバ604内における造形材料610（例えば，バルク金属ガラス）の粘度を検出するためのセンサ658を含み，バルク金属ガラスの粘度を表すセンサ658からの信号に基づいて剪断機構650による剪断変位の速度を変更する構成とすることができる。このセンサ658は，例えば，駆動システム608への負荷，剪断機構650への回転負荷，あるいはリザーバ604内における造形材料610（例えば，バルク金属ガラス）の粘度を直接的又は間接的に表すその他のパラメータを測定可能とすることができる。他の態様において，センサ658は，駆動システム608がバルク金属ガラス610に作用させる力を測定するための力センサを含むことができ，コントローラ630は，駆動システム608がバルク金属ガラス610に作用させる力を表す力センサからの信号に基づいて剪断機構650による剪断変位の速度を変更する構成とすることができる。更に他の態様において，センサ658は，剪断機構650の負荷をsできる。測定するための力センサを含むことができ，コントローラ630は，剪断機構650の負荷を表す力センサからの信号に基づいて剪断機構650による剪断変位の速度を変更する構成とすることができる。一般的に，ガラス転移点よりも高温のバルク金属ガラスの粘度が1012ポアズ‐秒を超えれば，結晶化が生じたものと推認することができる。この閾値と対比される粘度を測定又は推定するために適宜の機構を有利に使用することができ，これにより，本願で想定する剪断機構の作動を制御するためのセンサ信号を提供することができる。
【０２１４】
図７は，層形成用のノズルを有する押出機を示す。一般的に，押出機700は，上述した何れかの押出機で構成することができ，ノズル702から延在するフォーマ750を含むことができる。フォーマ750は，造形材料がノズルから造形材料710の堆積層752に向けて押し出される際に，造形材料に対して法線力を作用させることにより層融着プロセスを補完するものである。
【０２１５】
一態様において，フォーマ750は，ノズル702の開口部706から下向きに傾斜する斜面を有する成形壁754を含むことができる。成形壁754は，一般的に矢印758で示すように，ノズル702が堆積層の表面756と平行な面内で指導する際に下向き力を発生させるものである。更に又は代わりに，成形壁754は，造形材料710をノズル702から押出して堆積層752と融合させる際のノズル702の移動方向に対して垂直な面内で造形材料710を成形する断面形状とすることができる。この断面形状は，例えば，造形材料が開口部から押出される際に造形材料の側面部を成形するように配置される垂直な特徴部，例えば縁部又は曲面部を含む。この種の垂直な特徴部を設けることにより，成形壁754は膨出部又は過剰堆積材料のトリミング及び／又は成形を行うことにより，熱溶解積層プロセスにおいて堆積させる材料の通路に良好に形成された奇形断面形状を付与することができる。これにより，物体の仕上がり外観を向上し，造形材料710の次の層を受け入れるための一貫した，平坦な頂面を生成することができる。
【０２１６】
更に又は代わりに，フォーマ750は，法線力を作用させる配置とされるローラ760を含むことができる。ローラ760は加熱ローラで構成することができ，回転シリンダ，ステッパホイール，あるいは，連続した転動的な法線力を堆積材料に作用させるのに適当なその他のローラ又はローラ集合体を含むことができる。
【０２１７】
一態様において，造形材料に対する接着性の低い非接着材料をノズル702の開口部716周りに，特にノズル702の開口部716周りにおける底面上に配置することができる。造形金属材料の場合，使用可能な非接着材料は，窒化物，酸化物，セラミクス又はグラファイトを含むことができる。また，非接着材料は，微視的な表面積が小さく，微視的な機械的接着座を最小化し得る任意の材料を含むことができる。更に又は代わりに，非接着材料は，造形金属材料との濡れ性が低い任意の材料を含むことができる。
【０２１８】
図８は，付加製造プロセスに関する時間的及び空間的な熱的情報に基づいてプリンタを制御する方法を示すフローチャートである。一般的に，物体の経時的な熱履歴は，例えばボクセル単位で保存することができる。バルク金属ガラスの場合，この熱履歴情報は，バルク金属ガラスの結晶化していない非晶質状態を維持するのに適当な物体の熱収支を持続させるため，並びに将来の使用及び物体分析に備えて記録を保存するために有効活用することができる。例えば，熱収支に応じて，物体内における潜在的な結晶化領域や，その他の熱関連の欠陥を示すことができる。従って，以下の記載は，バルク金属ガラスを使用する製造プロセスにおける熱履歴の使用について強調している。しかしながら，以下に記載する方法は，より一般的に，熱履歴に関する空間的な詳細情報の利点が得られる場合，例えば造形材料が熱的劣化を受けやすい場合や，熱的に制御される特性を有する場合に，任意の造形材料又は造形材料の組み合わせにも適用可能である。
【０２１９】
ステップ802に示すように，方法800は，バルク金属ガラスの結晶化速度についての時間的及び温度的なモデルの蓄積を含むことができる。モデルは，例えば，バルク金属ガラスについての対応する時間‐温度変態冷却曲線に基づかせることができる。モデルは，例えば，プリンタ用の制御システムにおけるメモリに，あるいは本願で想定する使用に適当なその他の個所に保存することができる。
【０２２０】
ステップ804に示すように，方法800は，モデルに対して所定の状態にあるバルク金属ガラスの供給源の配置ステップを含むことができる。市販されているバルク金属ガラスは，通常は，現実の，又は生じ得る熱的劣化に関連する明細が示されていない。しかしながら，熱溶解積層プロセスにおいて，バルク金属ガラスは長時間に亙って高温（例えば，ガラス転移点よりも高い温度）に曝される。その文脈において，ＴＴＴ冷却曲線における材料の状態を知ることにより，連続的な熱被爆を行わせる上で適切な熱勘定を行い，顕著な結晶化の開始時点を予測することが重要である。この情報がバルク金属ガラスの入手元から得られない場合，必要な情報は，特定の材料試片について実験的に求めることができる。
【０２２１】
ステップ806に示すように，方法800は，付加製造プロセスを適用して物体を製造するステップを含むことができる。造形材料は，バルク金属ガラスにより構成することができ，また，その他の熱的劣化を生じ易い造形材料や空間的及び時間的な熱履歴から製造上の利点が得られる造形材料により構成することもできる。付加製造プロセスは，熱溶解積層プロセスを含むことができ，バルク金属ガラス等の造形材料を長時間に亘って高温に被爆させるその他の製造プロセスを含むこともできる。
【０２２２】
ステップ808に示すように，方法800は，バルク金属ガラスを加熱して堆積させることにより物体を形成する際におけるバルクガラス金属の温度のボクセル単位でのモニタリングを含むことができる。モニタリングは，上述した何れかの温度センサ又はセンサシステムを使用してモニタリングを行い，かつ，例えば物理的なモデリング又はその他の適当な技術に基づく物体内部温度を予測するステップを含むことができる。静的なボクセル，例えば製造された物体内部におけるボクセルについて，モニタリングは，外面温度や，一カ所又は複数個所における外気温度の測定に基づいて，物体を通しての熱フローのモデリングを行うステップを含むことができる。動的なボクセル，例えば押出機を通して移動するボクセルについて，モニタリングは，流れのモデリング，例えば押出機内における材料の粘性流れ等のモデリングを行って，押出しプロセスの間に移動する材料の移動量を予測するステップを更に含むことができる。更に又は代わりに，押出機を，各種の流れ測定技術の何れかを使用してリザーバ内における流れのトラッキングを行う構成とすることもできる。温度は，正確な温度予測と，プリンタ及び制御システムの処理能力に適合する任意のインクリメントでモニタリングすることができる。一態様において，温度モニタリングは，バルク金属ガラスの表面温度の測定ステップを含むことができる。更に又は代わりに，温度モニタリングは，少なくとも１つ検出パラメータに基づいてバルク金属ガラスの温度を予測するステップを含むことができる。更に又は代わりに，温度モニタリングは，堆積前におけるバルク金属ガラスの温度をモニタリングするステップを含むことができる。更に又は代わりに，温度モニタリングは，物体における堆積後のバルク金属ガラスの温度をモニタリングするステップを含むことができる。
【０２２３】
ステップ810に示すように，方法800は，一般的にはモデルに熱的軌跡，ずなわち温度の経時的な履歴を適用して結晶化の累積度を決定することにより，バルク金属ガラスのボクセルについての結晶化度を予測するステップを含むことができる。
【０２２４】
ステップ812に示すように，方法800は，バルク金属ガラスのボクセルにおける結晶化度が所定の閾値を超えたときに，付加製造プロセスにおける熱的パラメータを調整するステップを含むことができる。熱的パラメータの調整は，例えば，付加製造プロセスにおける堆積前の加熱温度，造形チャンバ温度及び造形プレート温度の少なくとも１つ調整を含むことができる。更に又は代わりに，熱的パラメータの調整は，冷却流体を物体表面に向けて流すステップを含むことができる。これは，例えば，製造中に冷却を行わなければ物体の対応部分における熱的収支が，熱収支の最大値に近づく場合，又は最大値を超えると予測される場合の措置である。
【０２２５】
ステップ814に示すように，方法800は，物体の製造についての製造ログを蓄積するステップを含むことができる。製造ログは，温度モニタリングから効果的に導き出させる任意の情報，例えば，物体の各ボクセルについての結晶化度や，物体の各ボクセルについての熱履歴を保存したログで構成することができる。
【０２２６】
図９は，形状を制御可能としたノズルを示す。特に，ノズル900は，押出機から押出される造形材料の供給路に対して垂直な面内で示されている。一般的に，ノズル900は，押出機のリザーバから押出される造形材料の通路を形成する可変開口部902を含むことができる。可変開口部902は，開口906（例えば，ウェッジ形状，ノッチ形状，矩形形状又は他の適宜形状）を有するプレート904と，プレート904に対して摺動可能であり，押出しのために露出させる開口906の部分を調整することにより可変開口部902の寸法を調整可能とするダイ908との間に形成することができる。プレート904に対するダイ908の移動は，一般的に第１矢印910で表す。これにより，材料の通路又はラインの寸法を，製造の間に調整することが可能である。
【０２２７】
一態様において，この特徴は，押出し特徴部寸法を制御するために使用することができる。即ち，上述した何れかのコントローラで構成することのできるコントローラ930を，ノズル900に接続すると共に，ノズル900を使用する三次元プリンタで製造される物体の目標特徴部寸法に応じて可変開口部902の寸法を調整する構成とすることができる。更に又は代わりに，コントローラ930により可変開口部902の寸法を調整して，物体における少なくとも１つ内部構造部を製造する間に押出し断面積を増加させ，物体における少なくとも１つ外部構造部を製造する間に押出し断面積を減少させる構成とすることもできる。これにより，充填物及びその他の内部構造部をより大きくて潜在的にはより厚い通路寸法を使用して，より迅速に製造することができると共に，外表面はより小さな通路寸法を使用してより微細な特徴部解像度で製造することができる。同様に，コントローラ930により可変開口部902の寸法を調整して，物体の支持構造を製造する間に押出し断面積を増加させ，物体における少なくとも１つ外部構造部を製造する間に押出し断面積を減少させる構成とすることもできる。
【０２２８】
他の態様において，コントローラ930は，可変開口部902を使用してノズル900からの体積流量を制御する構成とすることができる。これは，可変開口部902の寸法をインクリメンタル的に増減させるステップ，あるいは，例えば造形の最終段階で，又は堆積を必要としない移動の間に造形材料の押出しを停止させるステップを含むことができる。後者の場合，流れの機械的な終了により，押出しの開始及び停止の間に生じ得る滲出，漏洩，又はその他の物理的な遺物を効果的に抑制可能とすることができる。
【０２２９】
更に又は代わりに，ノズル900は，ノズル900を三次元プリンタに回転可能に結合する回転マウント912と，可変開口部902の回転方位を制御するようにコントトローラ930により作動可能とした直結ドライブ，ベルトドライブ等の回転ドライブ914とを含むことができる。即ち，第２矢印912で表されるような制御可能な回転方位をノズル900に与えることができる。これにより，物体層の製造に間におけるｘ−ｙ面移動の方向が変化する際に，方向とは無関係に造形材料の非円形ビードを配向することができる。三角形形状を例示したが，半円形状，円弧形状，楕円形状，矩形形状を非限定的な意味合いで含むその他の形状を使用することもできる。
【０２３０】
一般的にノズル900は，造形チャンバにおけるｘ−ｙ面内でのノズル900の移動方向に対して一貫した方位を維持するものと想定される。すなわち，方向が変化すると，ノズル900の方位も変化させて押出し材料の物理的プロファイルの一貫性を維持する。しかしながら，ノズル900を移動方向に対して回転させれば，より薄肉で幅広の材料ビードを層の特定エリアについて，又は特定層を通じて形成し得る等，その他の効果を達成することもできる。
【０２３１】
図１０は，押出物の直径を制御可能としたノズルを示す。一般的に，図１０は，押出機におけるノズル1000の断面，特に，押出しの間に造形材料が押出される面内での断面を示す。ノズル1000は，複数の同心リング1002, 1004により形成される複数の開口部を含むことができる。これらの開口部は，物体の製造プロセスの間にノズル1000から造形材料を押出すための通路を構成するものである。２つのリングが図示されているが，リングの個数は任意に決定することができる。造形材料は，供給すべき材料ビードの直径に応じて少なくとも１つリングに選択的に供給することができる。そのために，例えば，同心リング1002, 1004を開閉し，又は各同心リング1002, 1004を通して造形材料を推進させるための駆動システムを個別的に制御することができる。この技術を使用して，プリンタは，製造の間に容積堆積率と，押出物のビード断面寸法を個別的に制御することが可能である。同心リング1002, 1004に異種の造形材料を供給すれば，付加製造プロセスの間に陣族な材料の切り替えや，連続的な材料混合も可能である。
【０２３２】
この基本的配置については，多くの変更を採用することができる。例えば，２つ又はそれ以上の開口部は，ノズル1000を使用するプリンタの造形プラットフォーム（又は，その他の製造面）に対して，ｚ軸方向で異なる高さ位置に配置することができる。例えば，内部開口部は，隣接する外部開口部に対してより高いｚ軸位置，又はより低いｚ軸位置に配置することができる。各開口部の高さも，調整可能とすることができる。これにより，可変堆積寸法プロセスの使用が容易となり，例えば，押出しを行っていない外部の同心リングを，現に押出しを行っているノズル1000のリング通路から（ｚ軸に沿って）持ち上げて離間させることができる。
【０２３３】
開口部は円形として図示されているが，更に又は代わりに，ｚ軸に沿って配向されてノズル1000を通過するものであれば，任意形状の開口部を採用できることは，言うまでもない。例えば，開口部形状は卵形，矩形，三角形等とすることができ，また，各開口部は異なる形状とすることもできる。即ち，円形リングは同心開口部のために有用の形態の１つであるが，本明細書における「リング」とは，プリンタのノズル1000を通過するｚ軸を包囲する任意の幾何学的形状を記述する用語である。
【０２３４】
上述した何れかのコントローラで構成することのできるコントローラ1300を，複数の同心リング1002, 1004から造形材料を選択的に押出すようにノズル1000に作動結合することができる。そのために，例えば，押出しのための同心リング1002, 1004の露出量を制御し，又は造形材料をノズル1000から押出して前進させるための駆動システムを制御することができる。ノズル1000は，例えば，押出しのための同心リング1002, 1004の露出量を制御するために，矢印1008で示すように摺動可能な少なくとも１つダイ1006等を含むことができる。同心リング1002, 1004は，上述した何れかの造形材料供給源で構成することのできる複数の供給源に結合することもできる。この場合，各供給源により造形材料を，対応する同心リング1002, 1004に対して個別的に供給することができる。
【０２３５】
コントローラ1300は，同心リング1002を使用して，ノズル1000からの押出しを制御下で調整可能とすることができる。例えば，コントローラ1300は，コンピュータ可読コード等に基づき，少なくとも１つ同心リング1002, 1004を通しての選択的な押出しにより，ノズル1000からの押出し寸法を調整する構成とすることができる。更に又は代わりに，コントローラ1300は，少なくとも１つ同心リング1002, 1004を通しての選択的な押出しにより，物体の支持構造を製造する間に押出し断面積を増加させ，物体における少なくとも１つ外部構造部を製造する間に押出し断面積を減少させる構成とすることができる。更に又は代わりに，コントローラ1300は，少なくとも１つ同心リング1002, 1004を通しての選択的な押出しにより，物体の支持構造を製造する間に押出し断面積を増加させ，物体における少なくとも１つ外部構造部を製造する間に押出し断面積を減少させる構成とすることもできる。
【０２３６】
他の制御技術も，適用することが可能である。例えば，複数種の造形材料を使用する場合，同心リング1002, 1004をコントローラ1300により制御して，異種材料の切り替えや異種材料の混合を行わせることができる。この手法は，複合的な物体を製造する場合にも適用可能である。例えば，中心部の同心リング1004に電気的な導体を設けると共に，外側の同心リング1002に電気的な絶縁体を設けることができる。導体は，本来的には電気的不導体である物体を通る導電路を形成するように，選択的に分配することができる。その他の特性，例えば磁気的特性や熱的特性等も，ノズルにおける同心リング1002, 1004を通しての異種材料の選択的な押出しにより，同様に制御することができる。
【０２３７】
上述したシステム，装置，方法，プロセス等は，特定の用途にために適当なハードウェア，ソフトウェア又はこれらの組み合わせによって実施することができる。ハードウェアは，汎用コンピュータ又は専用コンピュータを含むことができる。これは，少なくとも１つマイクロプロセッサ，マイクロコントローラ，埋込型マイクロコンピュータ，プログラム可能信号プロセッサ，あるいは他のプログラム可能デバイス又は処理回路を，内蔵型及び／又は外付け型メモリと共に使用して実現することを含む。これは，更に又は代わりに，少なくとも１つ用途特化型集積回路，プログラム可能ゲートアレー，プログラム可能ロジック部品，あるいは電子信号を処理するための他のデバイスを含むことができる。更に，上述したプロセッサ又はデバイスの実現は，コンピュータ実行可能なコードを含むことができる。そのコードは，上記デバイスの１つにより，あるいはプロセッサ，プロセッサアーキテクチャ等の異質の組み合わせにより，あるいは異なるハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実行するために蓄積，コンパイル又は解釈可能な構造的プログラム言語，例えばＣ言語，Ｃ++等のオブジェクト指向型言語，あるいは他の高次又は低次のプログラム言語（アセンブリ言語，ハードウェア記述言語及びデータベースプログラム言語及び技術を含む）を使用して生成することができる。他の態様において，方法は，そのステップを実行するシステムにより具体化することができ，デバイス間で多様な方法で分散させることができる。同時に，信号処理は上述した種々のシステム等のデバイス間で分散させることができ，あるいは全ての機能を孤立型の専用デバイス又は他のハードウェアに統合することもできる。他の態様において，上述した信号処理に関連するステップを実行するための手段は，上述したハードウェア及び／又はソフトウェアの何れかを含むことができる。このような順列及び組み合わせは，何れも本解除の範囲に含まれるものである。
【０２３８】
本明細書に記載する実施形態は，少なくとも１つコンピュータ装置で実行したときに，ステップの一部又は全部を実行するコンピュータ実行可能コード又はコンピュータ使用可能コードを備えるコンピュータプログラム製品を含むことができる。このようなコードは，コンピュータメモリに非一時的に蓄積することができる。コンピュータメモリは，プログラムを実行するためのメモリ（例えば，プロセッサと関連させるランダムアクセスメモリ），ディスクドライブ，フラッシュメモリ，光学デバイス，電磁デバイス，磁気デバイス，赤外線デバイスや，その他のデバイス又はデバイスの組み合わせにより構成することもできる。他の態様において，上述したシステム及び方法は，コンピュータ実行可能コード及び／又は入出力を搬送するための任意の適当な伝送又は搬送媒体で具体化することができる。
【０２３９】
上述したデバイス，システム及び方法は，あくまでも例示であって限定的でないことは，言うまでもない。特段の理由のない限り，開示されたステップは，本開示の範囲を逸脱することなく修正，補足，省略及び／又は再配列が可能である。多くの変更，追加，省略及び他の修正が当業者において明白である。更に，本明細書及び図面における方法ステップの順序又は提示は，特段の理由のない限り，これらのステップを開示通りの順序で実行する必要性を表すものではない。
【０２４０】
本明細書に記載する実施形態の方法ステップは，特段の理由のない限り，以下の特許請求の範囲の範囲内において，そのような方法ステップを実行させるに適当な全ての方法を含むものである。即ち，ステップＸの実行は，遠隔地ユーザ等の第三者や，遠隔プロセッサリソース（例えば，サーバ又はクラウドコンピュータ）又は機械にステップＸを実行させる適宜の方法を含む。同様に，ステップＸ，Ｙ及びＺの実行は，これらステップの利益を享受するために第三者又は遠隔リソースにステップＸ，Ｙ及びＺを実行するように指示し，又は管理する適宜の方法を含むことができる。このように，本明細書に記載する実施形態の方法ステップは，特段の理由のない限り，以下の特許請求の範囲内において，第三者に当該方法を実行させるために適当な全ての方法を含むことを意図するものである。そのような第三者は，他の第三者の指示又は管理に服するものでなく，特定の裁判管轄地域に居住する必要もない。
【０２４１】
上述した方法が，単なる例示に止まることは，言うまでもない。特段に理由のない限り，開示されたステップは，本開示の範囲を逸脱することなく修正，補足，省略及び／又は再配列が可能である。
【０２４２】
上述した方法及びシステムは，あくまでも例示であって限定的なものでないことは，言うまでもない。吐ｙ業者において，多くの変更，追加，省略及び他の修正が明白である。更に，本明細書及び図面における方法ステップの順序又は提示は，特段の理由のない限り，これらのステップを開示通りの順番で実行する必要性を表すものではない。以上において，特定の実施形態について図示及び記載したが，本開示の範囲内において，形態や詳細に関する多くの変更や修正が可能であり，これらは何れも，適用法規の下で最も広義に解釈されるべき，以下の特許請求の範囲において特定される発明の一部を構成するものである。
【関連技術文献】
【０２４３】
【特許文献１】米国特許出願〔Ａ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P01，名称「振動ノズルを有する金属用プリンタ」
【特許文献２】米国特許出願〔Ｂ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P02，名称「金属製物体の熱溶解積層における改良された層間結合のためのジュール加熱」
【特許文献３】米国特許出願〔Ｃ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P03，名称「供給路内に剪断手段を有するバルク金属ガラス用プリンタ」
【特許文献４】米国特許出願〔Ｄ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P04，名称「熱溶解積層プロセス用の層形成ノズル出口」
【特許文献５】米国特許出願〔Ｅ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P05，名称「熱的に不整合のバルク金属ガラス間に形成された界面の除去可能な支持構造」
【特許文献６】米国特許出願〔Ｆ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P06，名称「熱的情報の時間的及び空間的トラッキングを伴う製造」
【特許文献７】米国特許出願〔Ｇ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P07，「出口形状が制御可能な熱溶解積層用ノズル」
【特許文献８】米国特許出願〔Ｈ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P08，名称「熱溶解積層用の同心リングを有する押出ノズル」
【特許文献９】米国特許出願〔Ｉ〕，本願と同日付，願番不詳，代理人整理番DESK-0003-P09， 名称「バルク金属ガラスの結晶化により形成される界面を有する除去可能な支持構造」
【特許文献１０】米国特許出願第15/059,256号
【特許文献１１】米国特許仮出願第62/268,458号
【図１】
2019510882.tif 000003
【図２】
2019510882.tif 000004
【図３】
2019510882.tif 000005
【図４】
2019510882.tif 000006
【図５】
2019510882.tif 000007
【図６】
2019510882.tif 000008
【図７】
2019510882.tif 000009
【図８】
2019510882.tif 000010
【図９】
2019510882.tif 000011
【図１０】
2019510882.tif 000012
【国際調査報告】
2019510882.tif 000013
2019510882.tif 000014
2019510882.tif 000015